基于一階謂詞的變電站操作票規(guī)范化考核系統(tǒng)設(shè)計

馬 進，王建偉，2，袁雪峰，王 靜

(1.華北電力大學(xué) ，河北 保定 071003；2.國網(wǎng)冀北電力有限公司張家口供電公司，河北 張家口 075001)

倒閘操作是變電站運行值班人員的一項重要工作，關(guān)系著變電站及電力系統(tǒng)的安全運行，也關(guān)系著電氣設(shè)備上工作人員及操作人員的人身安全。誤操作可能造成變電站停電，甚至擴大到整個電力系統(tǒng)，使系統(tǒng)瓦解，而且倒閘操作是一項比較復(fù)雜的工作，有一次回路的操作，也有二次回路的操作，操作項目繁多，稍有疏忽，就會造成事故[1]。傳統(tǒng)的倒閘操作票由值班人員手工填寫，對其進行評判由人工完成，操作條目多，邏輯和判斷復(fù)雜，不利于學(xué)員學(xué)習(xí)。

本文的變電站操作票規(guī)范化考核方法研究，采用一階謂詞邏輯表示法對大量的倒閘操作票進行分析、綜合，通過定義相關(guān)的謂詞，如：CHECK(x)：x被檢查、OPERATE(x)：x被操作，并且根據(jù)語義用適當?shù)倪B接符號將各個謂詞連接起來，使其能夠方便地存儲到計算機中，被計算機做精確處理。

1 基于一階謂詞的操作票內(nèi)容分析

1.1 謂詞及邏輯知識表示方法

一階謂詞邏輯是一種形式語言，其根本目的在于把數(shù)學(xué)中的邏輯論證符號化，能夠較為清楚地表達人類的思維活動規(guī)律。一階謂詞邏輯表示法的優(yōu)點包括自然性、精確性、嚴密性以及容易實現(xiàn)四個方面[2]。人工智能就是研究如何把人們的思維活動形式化、符號化，使其在計算機上實現(xiàn)[3]，因此一階謂詞邏輯是人工智能的重要基礎(chǔ)。

一個謂詞可分為謂詞名和個體兩個部分。個體表示某個獨立存在的事物或者某個抽象的概念:謂詞名用于刻畫個體的性質(zhì)、狀態(tài)或個體間的關(guān)系。

謂詞的一般形式為：P(x1,x2,… ,xn)，其中，P是謂詞名，通常用大寫英文字母表示；xn是個體，通常用小寫英文字母表示。謂詞中包含的個體數(shù)目成為謂詞的元數(shù)。

在謂詞中,個體可以是常量,也可以是變元或函數(shù)。個體常量、個體變元、函數(shù)統(tǒng)稱為“項”。若在謂詞P(x1,x2，…,xn)中，xi(i=1,2, …,n)都是個體常量、變元或函數(shù)，則稱它為一階謂詞。在謂詞邏輯中,由于公式中可能有個體常量,個體變元以及函數(shù),首先考慮個體常量和函數(shù)在個體域中的取值,然后才能針對常量與函數(shù)的具體取值為謂詞分別指派真值。由于存在多種指派組合情況,所以一個謂詞公式的解釋可能有很多個,對于每一個解釋,謂詞公式都可求出一個真值(T或F)。

1.2 操作票內(nèi)容

一般可將變電站(發(fā)電廠)倒閘操作票內(nèi)容分為三類：檢查、操作、切換[4]。

a.檢查。指檢查設(shè)備名稱編號以及設(shè)備機械指示的動態(tài)過程，檢查設(shè)備應(yīng)包含設(shè)備相關(guān)狀態(tài)的檢查(開關(guān)位置除檢查機械指示外還有表計、燈光等)。例如：裝拆接地線時應(yīng)檢查設(shè)備有無電壓；拉合設(shè)備(斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘等)后檢查設(shè)備的位置；進行停、送電操作時,在拉、合隔離開關(guān)和手車式開關(guān)拉出、推入前,檢查斷路器在分閘位置；在進行倒負荷或解、并列操作前后,檢查相關(guān)電源運行及負荷分配情況；設(shè)備檢修后合閘送電前,檢查送電范圍內(nèi)接地刀閘是否已拉開,接地線是否已拆除。

b.操作。操作過程必須符合停送電順序，停電時先停負荷側(cè)，后停電源側(cè)，送電操作順序是，先送電源側(cè)，再送負荷側(cè)。例如：停電拉閘操作應(yīng)按照斷路器—負荷側(cè)隔離開關(guān)—電源側(cè)隔離開關(guān)的順序依次進行，送電合閘操作應(yīng)按與上述相反的順序進行。嚴禁帶負荷拉合隔離開關(guān)。

c.切換。指將開關(guān)或者斷路器等設(shè)備根據(jù)規(guī)程進行通斷切換，以完成送電、斷電或設(shè)備運行停止等操作。例如：將102斷路器同期開關(guān)TK切至通位置；將同期開關(guān)1STK切至通位置；將同期解除2STK切至解除位置。

2 操作票規(guī)范化考核系統(tǒng)設(shè)計

2.1 規(guī)范操作票中各項內(nèi)容

操作票中各項內(nèi)容應(yīng)嚴格按照國家電網(wǎng)公司發(fā)布的規(guī)范執(zhí)行。首先，變電站填寫應(yīng)是變電站名稱及所在供電分公司(發(fā)電廠)的全稱,不能用簡稱或代號[3]。按照國家電網(wǎng)公司要求應(yīng)先填寫電壓等級,后填寫站名。例如，××供電分公司(廠)×××kV×××變電站。其次，倒閘操作票的編號由本單位統(tǒng)一編號,并在印刷時一并印,編號不能隨意改動，應(yīng)按編號順序依次使用,不得出現(xiàn)重號、錯號、空號、跳號。最后，在填寫倒閘操作票時，調(diào)度術(shù)語要使用統(tǒng)一術(shù)語,例如，斷路器:拉開、合上；隔離開關(guān):拉開、合上；接地線:掛上、拆除；保護:加用、停用；保險:裝上、取下；壓板:投入、退出等。

2.2 系統(tǒng)具有開放性

運用人工智能原理，從一階謂詞邏輯知識表示方法的角度出發(fā),把操作票規(guī)范化考核系統(tǒng)的總體設(shè)計提升到一個更高的層面上,實現(xiàn)考核系統(tǒng)的開放性。開放性是指用戶可以根據(jù)教學(xué)大綱的要求及教學(xué)需要,隨時方便高效地輸入試題并由系統(tǒng)形成相應(yīng)的評分答案庫[5]。該考核系統(tǒng)的開放性解決了以往計算機考試系統(tǒng)只能一次性使用的缺點，使軟件復(fù)用量小,開發(fā)周期長,開發(fā)工作量大,開發(fā)費用高等缺點不復(fù)存在。

3 考核系統(tǒng)的實現(xiàn)

考核系統(tǒng)對學(xué)員在操作票的開票工作中進行學(xué)習(xí)培訓(xùn)，能夠提出對學(xué)員的開票技能要求，通過多次的演練，幫助學(xué)員更好地掌握相關(guān)操作技能，為學(xué)員工作提高安全性。該系統(tǒng)包括操作票的學(xué)習(xí)，練習(xí)，考試三方面的功能。

3.1 操作票學(xué)習(xí)

學(xué)習(xí)功能分為操作票填寫和操作票使用，操作票視頻三個學(xué)習(xí)部分，其中包括變電站(發(fā)電廠)倒閘操作票、電力線路倒閘操作票、低壓操作票等三類倒閘操作票上的內(nèi)容逐項說明，講解的同時可以隨時調(diào)出對應(yīng)的標準票樣對照理解。

3.2 操作票考核系統(tǒng)

操作票實訓(xùn)包括操練習(xí)和考試。訓(xùn)練功能是操作票填寫的實際訓(xùn)練，學(xué)員可以直接選擇最新顯示的任務(wù)加以練習(xí)，還可以點擊變電站(發(fā)電廠)倒閘操作票實訓(xùn)練習(xí)、電力線路倒閘操作票實訓(xùn)練習(xí)、低壓操作票實訓(xùn)練習(xí)來確定所使用的操作票類型，然后選擇該類型下的任務(wù)，填寫操作票，每填寫一項可選擇系統(tǒng)點評，也可在填寫完畢后整體給出對填寫結(jié)果的點評，并且該系統(tǒng)易于移植，只需在電腦上安裝數(shù)據(jù)庫軟件及配置網(wǎng)站即可使用、學(xué)習(xí)。

點擊進入操作票實訓(xùn)練習(xí)后，有三塊內(nèi)容分別是：發(fā)電廠(變電站)倒閘操作票實訓(xùn)練習(xí)，電力線路倒閘操作票實訓(xùn)練習(xí)，低壓操作票實訓(xùn)練習(xí)?？梢灾苯狱c擊標題對應(yīng)右邊的“練習(xí)”來練習(xí)該任務(wù)，而無需通過選擇變電站、電壓等級來確定任務(wù)進行練習(xí)。例如，選擇“旁路102斷路器轉(zhuǎn)代常柏線180斷路器，180斷路器由運行轉(zhuǎn)檢修”這個任務(wù)進行練習(xí)。

在進入操作票實訓(xùn)練習(xí)界面后，頂部為填寫操作票時候要查詢的一些內(nèi)容：一次接線圖，二次接線圖，標準票，查看狀態(tài)。實訓(xùn)的學(xué)員可通過填寫、評判進行練習(xí)，并可以查看標準票是如何填寫的來學(xué)習(xí)操作票。

考試功能是操作票的考試訓(xùn)練，學(xué)員要通過登錄界面進入考試。其中最上面是倒計時，下面依次是：查看典型站、一次圖、二次圖的查看。中間為答題處，按照操作票的操作順序進行填寫，完成后點擊提交。

操作票考試判卷程序通過將考生輸入的答案關(guān)鍵詞與數(shù)據(jù)庫中答案進行比較，答案正確加一分。當答案與標準答案有出入時，采用模糊匹配的方法進行給分，提取考生答案中的關(guān)鍵詞并與標準答案進行匹配，最后得出考生的成績。

4 結(jié)論

一階謂詞邏輯是一個高度形式化的系統(tǒng),也是到目前為止能夠表達人類思維活動規(guī)律的最精確的符號語言。變電站操作票操作項目多且復(fù)雜，工作時容易出錯。基于一階謂詞的變電站操作票規(guī)范化學(xué)習(xí)與考核系統(tǒng)則解決了這個問題，該系統(tǒng)可以讓學(xué)員們反復(fù)學(xué)習(xí)，并且實訓(xùn)操作，深化操作記憶力，使開票工作更高效、準確、規(guī)范化。

參考文獻：

[1] 李迎春. 變電站倒閘操作研究及操作票填寫原則[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2013(18):126-127.

[2] 江華. 基于偏序規(guī)律的μ-演算一階謂詞界程邏輯模型檢測[J]. 計算機學(xué)報,2016,39(12):2547-2561.

[3] 黃益莊. 智能變電站是變電站綜合自動化的發(fā)展目標[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制,2013,41(2):45-48.

[4] 施正釵. 變電站智能化典型操作票生成系統(tǒng)的研究[J]. 寧夏電力,2013(2):39-42.

[5] 金華征,周麗,鄭靜. 基于在線培訓(xùn)的仿真變電站操作票專家系統(tǒng)[J]. 電力自動化設(shè)備,2003(1):45-48.