電網(wǎng)調(diào)度操作票智能安全提醒系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳銘　趙燦輝　王乾　張旭　趙文茂　李力

摘要：通過(guò)對(duì)操作票數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)維數(shù)據(jù)、作業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)及動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)、專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)文檔數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)開(kāi)采融合，建立自動(dòng)化及人工輔助知識(shí)獲取機(jī)制，基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源池利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法、自然語(yǔ)言處理技術(shù)構(gòu)建操作票內(nèi)容分析模型、調(diào)度作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型、設(shè)備狀態(tài)比對(duì)模型，實(shí)現(xiàn)調(diào)度操作風(fēng)險(xiǎn)及控制策略提醒、操作工具準(zhǔn)備提醒、操作項(xiàng)特殊點(diǎn)提醒、操作紙質(zhì)記錄提醒、設(shè)備狀態(tài)不符提醒及定時(shí)操作提醒。實(shí)現(xiàn)操作前的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控及操作后的風(fēng)險(xiǎn)管控，提升電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的精益化管理，構(gòu)建本質(zhì)型安全電網(wǎng)。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)調(diào)度操作票;安全風(fēng)險(xiǎn)分析;智能風(fēng)險(xiǎn)提醒

Abstract：Through data mining and integration of operation ticket data， equipment operation and maintenance data， work environment data and dynamic information data， expert experience data， and non-structural document data， an automated and manual assisted knowledge acquisition mechanism is established， and machine learning is utilized based on a unified data resource pool. Algorithm and natural language processing technology construct operation ticket content analysis model， dispatch operation risk evaluation model， equipment status comparison model， realize scheduling operation risk and control strategy reminder， operation tool preparation reminder， operation item special point reminder， operation paper record reminder The device status does not match the reminder and the timed operation reminder. Realize risk pre-control before operation and risk management and control after operation， improve lean management of power grid dispatching operation， and build an intrinsically safe power grid.

Keywords： grid dispatching operation ticket; security risk analysis; intelligent risk reminder

引言

操作票制度為電網(wǎng)安全運(yùn)行提供有效保障，通過(guò)明確的操作事項(xiàng)及操作流程使得電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，防控風(fēng)險(xiǎn)，減少各類(lèi)事件事故發(fā)生。隨著電網(wǎng)設(shè)備和規(guī)模的不斷增大，變電站的各項(xiàng)操作變得愈加頻繁，重復(fù)性工作使得調(diào)度人員在作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生松懈心理，對(duì)一些作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)不予以重視，引發(fā)人身安全事故。此外，作業(yè)頻次及作業(yè)強(qiáng)度的增大容易導(dǎo)致作業(yè)環(huán)節(jié)遺漏，引發(fā)設(shè)備損壞或大規(guī)模用戶(hù)停電。為全面深化電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)管控，基于操作票開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分析預(yù)控，構(gòu)建電網(wǎng)調(diào)度操作票智能安全提醒系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)度操作前及操作后的安全提醒，增強(qiáng)配網(wǎng)調(diào)度人員風(fēng)險(xiǎn)感知能力，保障調(diào)度操作環(huán)節(jié)的整體連貫。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

構(gòu)建基于作業(yè)人員、設(shè)備運(yùn)維情況、作業(yè)難度及作業(yè)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)知識(shí)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)操作任務(wù)與安全風(fēng)險(xiǎn)因素關(guān)聯(lián)，識(shí)別出操作風(fēng)險(xiǎn)并進(jìn)行智能提醒。依托操作票安全分析及操作執(zhí)行實(shí)時(shí)結(jié)果反饋信息實(shí)現(xiàn)操作前風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控及操作后閉環(huán)管控。系統(tǒng)總體架構(gòu)如下：

數(shù)據(jù)資源層：從多源異構(gòu)系統(tǒng)中采集數(shù)據(jù)資源。操作票數(shù)據(jù)包括標(biāo)準(zhǔn)、典型票庫(kù)數(shù)據(jù)、歷史操作票數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)操作票數(shù)據(jù);設(shè)備運(yùn)維數(shù)據(jù)包括設(shè)備巡檢記錄中的設(shè)備缺陷數(shù)據(jù)、設(shè)備故障次數(shù)、設(shè)備投運(yùn)時(shí)長(zhǎng)、設(shè)備老化程度數(shù)據(jù);作業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)包括天氣、作業(yè)時(shí)間、作業(yè)性質(zhì)等;其他數(shù)據(jù)資源包括從相關(guān)接口采集的實(shí)時(shí)設(shè)備狀態(tài)信息、專(zhuān)家評(píng)定的風(fēng)險(xiǎn)經(jīng)驗(yàn)信息、及調(diào)度運(yùn)行中產(chǎn)生的各類(lèi)隱患排查、事件事故文檔記錄。

知識(shí)抽?。和ㄟ^(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法及人工手段建立知識(shí)自動(dòng)化及人工輔助知識(shí)獲取兩種知識(shí)更新機(jī)制，將從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源層采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整合匯聚，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源池。

安全分析模型：基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)資源建立操作票內(nèi)容分析模型、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型、設(shè)備狀態(tài)對(duì)比模型。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型：對(duì)操作任務(wù)、設(shè)備情況、作業(yè)環(huán)境及相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)知識(shí)進(jìn)行建模，智能識(shí)別出風(fēng)險(xiǎn)因素，針對(duì)各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)因素求解風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。操作票內(nèi)容分析：利用自然語(yǔ)言處理技術(shù)提取出各操作項(xiàng)的擬操作設(shè)備清單，建立擬操作設(shè)備與操作工具的映射關(guān)系，在操作前對(duì)需要的操作工具進(jìn)行提醒。設(shè)備狀態(tài)比對(duì)模型：從相關(guān)的設(shè)備狀態(tài)采集接口獲取實(shí)時(shí)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，將實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)與操作后狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，對(duì)于狀態(tài)比對(duì)結(jié)果不一致的情況進(jìn)行提醒。

應(yīng)用層：圍繞操作前風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控及操作后閉環(huán)管控實(shí)現(xiàn)操作風(fēng)險(xiǎn)及控制策略提醒、操作工具準(zhǔn)備提醒、操作項(xiàng)特殊點(diǎn)提醒、操作紙質(zhì)記錄提醒、設(shè)備狀態(tài)與操作后狀態(tài)不符提醒、定時(shí)操作提醒。

2?操作票內(nèi)容分析模型

CRF是目前最佳的序列標(biāo)注學(xué)習(xí)算法，通過(guò)充分利用語(yǔ)料的上下文特征信息，動(dòng)態(tài)規(guī)劃計(jì)算獲得最優(yōu)的預(yù)測(cè)結(jié)果。通過(guò)CRF條件隨機(jī)場(chǎng)進(jìn)行命名實(shí)體識(shí)別，對(duì)操作票內(nèi)容進(jìn)行分析，通過(guò)標(biāo)注的大規(guī)模操作票內(nèi)容文本，有監(jiān)督學(xué)習(xí)獲得操作任務(wù)、操作人、操作地點(diǎn)、操作時(shí)間、操作設(shè)備等實(shí)體清單。識(shí)別流程如下圖：

獲取典型票、標(biāo)準(zhǔn)票、歷史票庫(kù)數(shù)據(jù)語(yǔ)料進(jìn)行整合匯聚，基于電網(wǎng)調(diào)度操作票專(zhuān)有領(lǐng)域特性，基于定義規(guī)則進(jìn)行分詞處理，進(jìn)行序列標(biāo)注，進(jìn)行模型訓(xùn)練，對(duì)訓(xùn)練結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，對(duì)于未能正確識(shí)別的實(shí)體，基于實(shí)體特征節(jié)點(diǎn)及上下文特征，建立特征與規(guī)則間的映射關(guān)系，以提高模型性能。

3 調(diào)度作業(yè)綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型

電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)來(lái)自操作任務(wù)、作業(yè)人員、設(shè)備運(yùn)行狀況、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境等因素。綜合考慮各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)操作任務(wù)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

操作任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)：包括操作類(lèi)型、操作設(shè)備數(shù)、操作設(shè)備。操作類(lèi)型分為典型操作任務(wù)及非典型操作任務(wù)。操作設(shè)備數(shù)越多對(duì)應(yīng)的復(fù)雜程度越高，對(duì)應(yīng)的安全風(fēng)險(xiǎn)越高。操作設(shè)備分為線路、開(kāi)關(guān)、電容器、接地變、母線、主變等。根據(jù)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)對(duì)操作任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定性評(píng)估。

作業(yè)人員風(fēng)險(xiǎn)：用工性質(zhì)、調(diào)度人員資質(zhì)、操作任務(wù)熟悉程度、習(xí)慣違規(guī)等都造成人員安全風(fēng)險(xiǎn)。一般而言，外委用工方式的安全風(fēng)險(xiǎn)較高，資質(zhì)較低的人員對(duì)應(yīng)的安全

風(fēng)險(xiǎn)較高，操作任務(wù)的熟悉程度是主要的安全風(fēng)險(xiǎn)因素，對(duì)于習(xí)慣性違規(guī)人員其安全風(fēng)險(xiǎn)較高。

設(shè)備運(yùn)行狀況：設(shè)備運(yùn)行狀況是電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行安全態(tài)勢(shì)感知的窗口。設(shè)備缺陷是除人員之外引發(fā)事故事件的第二類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)因素。通過(guò)關(guān)聯(lián)設(shè)備臺(tái)賬及設(shè)備巡檢記錄，動(dòng)態(tài)掌握設(shè)備的投運(yùn)時(shí)長(zhǎng)、故障次數(shù)、缺陷等設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境：重點(diǎn)考慮高空作業(yè)、帶電作業(yè)、電壓等級(jí)、天氣、作業(yè)時(shí)間等作業(yè)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

基于上述安全風(fēng)險(xiǎn)因素梳理安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系，并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系建立安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。

對(duì)各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)別進(jìn)行交叉比較，利用專(zhuān)家打分原則確定的各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重，根據(jù)規(guī)則定義各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)值對(duì)應(yīng)值0～10分，根據(jù)操作票內(nèi)容分析提取出操作任務(wù)、操作人、操作時(shí)間、操作設(shè)備實(shí)體，通過(guò)建立與風(fēng)險(xiǎn)知識(shí)庫(kù)的規(guī)則映射，對(duì)各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行打分，則某一操作任務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)可表示為下式。

式中表示第i類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)別，表示第i類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)別對(duì)應(yīng)

的第j項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)。根據(jù)式（1）計(jì)算獲得風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，將數(shù)值進(jìn)行離散化處理，劃分為高度風(fēng)險(xiǎn)、中度風(fēng)險(xiǎn)、輕微風(fēng)險(xiǎn)。

4 設(shè)備狀態(tài)比對(duì)模型

基于操作票內(nèi)容分析獲得的實(shí)體序列，提取特定操作任務(wù)的擬操作設(shè)備及操作指令，對(duì)于一次設(shè)備操作，例如：拉開(kāi)斷路器開(kāi)關(guān)，則其操作后的目標(biāo)狀態(tài)為“斷開(kāi)”狀態(tài)，對(duì)于需要進(jìn)行多次操作的設(shè)備，根據(jù)操作順序序列，對(duì)應(yīng)的狀態(tài)序列。通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)采集接口進(jìn)行回傳的實(shí)時(shí)設(shè)備狀態(tài)與操作完成后的目標(biāo)終態(tài)進(jìn)行比對(duì)，對(duì)于非一致性狀態(tài)進(jìn)行安全提醒，防止因人員疏忽為對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行復(fù)核。

5 智能安全提醒

調(diào)度操作前，綜合作業(yè)任務(wù)、設(shè)備、環(huán)境、人員對(duì)某項(xiàng)作業(yè)任務(wù)的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，操作任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)及控制策略提醒，給出對(duì)應(yīng)安全防護(hù)控制策略。對(duì)操作任務(wù)進(jìn)行分解，獲得操作設(shè)備項(xiàng)目，建立操作設(shè)備與所需工具聯(lián)系，在操作任務(wù)前以文字或者語(yǔ)音形式提醒。分析歷史操作風(fēng)險(xiǎn)記錄，建立事件事故頻次與某類(lèi)操作設(shè)備之間的聯(lián)系，對(duì)于發(fā)生存在安全風(fēng)險(xiǎn)較高的操作項(xiàng)目，進(jìn)行操作特殊點(diǎn)進(jìn)行提醒。

調(diào)度操作完成后，根據(jù)操作設(shè)備清單，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各設(shè)備狀態(tài)變化，對(duì)于發(fā)生設(shè)備狀態(tài)變化的設(shè)備進(jìn)行操作紙質(zhì)記錄提醒，保障每項(xiàng)操作記錄可查、可追溯。根據(jù)設(shè)備狀態(tài)比對(duì)模型，基于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，對(duì)狀態(tài)比對(duì)結(jié)果不一致情況進(jìn)行提醒。根據(jù)設(shè)備操作時(shí)間，進(jìn)行定時(shí)操作提醒，例如：定時(shí)投瓦斯保護(hù)等。

6 總結(jié)

目前，多數(shù)的操作票系統(tǒng)僅涉及操作票的開(kāi)票及審核管理功能，缺乏基于業(yè)務(wù)層面的安全風(fēng)險(xiǎn)分析，未能建立基于調(diào)度任務(wù)、設(shè)備、人員、環(huán)境的安全分析體系。隨著工作強(qiáng)度和作業(yè)次數(shù)的頻繁，使得調(diào)度人員會(huì)放松安全意識(shí)，對(duì)于操作任務(wù)中的某些操作風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)未能有意識(shí)的進(jìn)行規(guī)避，導(dǎo)致造成人身安全事故。本文基于原有的操作票系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建智能安全提醒，通過(guò)模型評(píng)估挖掘各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)，梳理出相應(yīng)的控制策略，從主觀層面提高安全意識(shí)，實(shí)現(xiàn)操作前及操作后的閉環(huán)管控，提升電網(wǎng)安全精益管理水平。

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