一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電網(wǎng)操作票自動(dòng)審核軟件的研發(fā)與應(yīng)用

云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司玉溪供電局 唐偉 雷亞蘭 李少華 王文杰 韓宗寶

1 引言

南方電網(wǎng)2010 年至2021 年共發(fā)生了31 起誤操作及造成類(lèi)似后果的事件，上述誤操作中大約70%與操作票有關(guān)。2021 年以來(lái)，系統(tǒng)內(nèi)外多個(gè)單位相繼發(fā)生多起誤操作事件，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，防誤操工作形勢(shì)異常嚴(yán)峻。

2 現(xiàn)狀分析

在對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行人工操作前需要開(kāi)取操作票，操作票的正確性依賴(lài)人工審核人及五防把關(guān)，但是不同工作人員的技術(shù)水平和工作責(zé)任心存在較大差異，難以避免整個(gè)流程過(guò)程中不出現(xiàn)錯(cuò)誤[1]。另外五防校核也只能對(duì)一次設(shè)備做出操作順序的校驗(yàn)，也會(huì)存在部分異常不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。2021 年，玉溪局人工檢查已歸檔的操作票發(fā)現(xiàn)519 份存在錯(cuò)誤，確保操作票的正確性一直是工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

2.1 操作票正確率分析

玉溪局變電站數(shù)量已達(dá)123座，隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，操作量逐年遞增，變電操作票數(shù)量由2020年的2萬(wàn)份大幅躍升至2021年的2.8萬(wàn)份，各式各樣的設(shè)備和特殊的運(yùn)行方式考驗(yàn)著變電操作的安全性。在問(wèn)題未能充分暴露的前提下，不正確操作票已由2020年的281份大幅躍升至2021年的519份，現(xiàn)有的管理方法和技防措施已暴露出明顯的不足和不適應(yīng)。玉溪供電局僅典型操作票就有4.7萬(wàn)份，單份操作票項(xiàng)數(shù)可達(dá)150項(xiàng)。人的個(gè)體業(yè)務(wù)素質(zhì)能力差異導(dǎo)致審核操作票容易出現(xiàn)疏漏。主要操作票不正確率由2020 年的1.405% 增長(zhǎng)至1.854%，同比增幅達(dá)31.9%，操作票正確率形勢(shì)不容樂(lè)觀。

2.2 操作票審核效率分析

生產(chǎn)技術(shù)部應(yīng)每月組織對(duì)運(yùn)行部門(mén)的現(xiàn)場(chǎng)電氣操作票執(zhí)行情況進(jìn)行檢查，安全監(jiān)管部應(yīng)每月對(duì)運(yùn)行部門(mén)的現(xiàn)場(chǎng)電氣操作票執(zhí)行情況進(jìn)行抽查。但由于月度操作票檢查工作量大（生產(chǎn)技術(shù)部、變電運(yùn)行所所部每個(gè)月需要檢查2000份左右的操作票，每個(gè)班組每個(gè)月需要檢查200份左右的操作票），操作票審核邏輯繁雜，加之人員技術(shù)技能水平差異，月度操作票檢查質(zhì)量參差不齊。班組月度檢查平均每張操作票審核時(shí)間為12.6min，每月將花費(fèi)42h對(duì)班組操作票開(kāi)展審查，對(duì)班組工作形成負(fù)擔(dān)。

3 一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)操作票自動(dòng)審核軟件研發(fā)

3.1 一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)操作票自動(dòng)審核軟件設(shè)計(jì)目標(biāo)

針對(duì)本課題需要標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化快速批量正確無(wú)誤審核操作票，提高變電站操作正確性和審核快速性的實(shí)際問(wèn)題。機(jī)器人自動(dòng)化技術(shù)強(qiáng)大的運(yùn)算能力和學(xué)習(xí)能力，人工審核存在較大的提升正確率空間和降低耗時(shí)裕度。設(shè)置目標(biāo)值為發(fā)現(xiàn)不正確操作票數(shù)增加200%，操作票月度檢查時(shí)間降低90%。

目標(biāo)可行性分析，機(jī)器人自動(dòng)化技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為操作票智能審核提供了技術(shù)支持。操作票項(xiàng)目表現(xiàn)形式固定為機(jī)器人自動(dòng)審核提供了可行性條件。操作票作為操作設(shè)備的主要文檔票據(jù)，其內(nèi)容格式有一定的規(guī)矩可循。

3.2 一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)操作票自動(dòng)審核軟件原理

對(duì)將軟件分為三大功能組成模塊和校驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，分別是操作票內(nèi)容提取模塊、錯(cuò)誤信息提取功能模塊和異常操作定級(jí)功能模塊。根據(jù)裝置的各個(gè)模塊功能要求，對(duì)三個(gè)功能模塊的組件進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)化，并進(jìn)行邏輯整理、設(shè)計(jì)。以RPA軟件機(jī)器人開(kāi)發(fā)工具、Python 計(jì)算機(jī)語(yǔ)言、BiLSTM-CRF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型為技術(shù)依托進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)[2-3]。

首先通過(guò)流程創(chuàng)造者搭建電網(wǎng)操作票智能審核流程機(jī)器人，機(jī)器人將按照預(yù)定流程通過(guò)瀏覽器登錄內(nèi)網(wǎng)完成操作票爬取任務(wù)，爬取出的操作票將通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型完成錯(cuò)誤信息提取及異常操作等級(jí)劃定，深度學(xué)習(xí)模型中包含python錯(cuò)誤信息提取程序和python異常操作等級(jí)劃定程序，錯(cuò)誤信息提取程序內(nèi)的邏輯判斷函數(shù)將判斷為錯(cuò)誤的操作票信息輸出到txt 文檔中，txt 文檔又供異常操作等級(jí)劃定程序使用，最終輸出異常操作等級(jí)，依據(jù)錯(cuò)誤信息及異常操作等級(jí)能夠制定出相應(yīng)的處理建議。

操作票自動(dòng)審核軟件功能組成模塊如圖1所示。

圖1 操作票自動(dòng)審核軟件功能組成模塊

傳統(tǒng)人工三審和智能四審流程如圖2所示。

圖2 傳統(tǒng)人工三審和智能四審流程

操作票自動(dòng)審核軟件功能流程如圖3所示。

圖3 操作票自動(dòng)審核軟件功能流程

操作票自動(dòng)審核軟件如圖4所示。

圖4 操作票自動(dòng)審核軟件

3.3 一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)操作票自動(dòng)審核軟件優(yōu)點(diǎn)

一是經(jīng)濟(jì)性，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)便宜，邊界成本低。

二是操作性，運(yùn)行人員按操作流程打開(kāi)并配置軟件，同時(shí)打開(kāi)內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)操作票模塊即可開(kāi)展自動(dòng)審核。

三是美觀性，外觀簡(jiǎn)潔，美觀度較高。

四是后期維護(hù)，一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)操作票自動(dòng)審核軟件，各個(gè)連接部位比較簡(jiǎn)單，相對(duì)易于生產(chǎn)，后期維護(hù)比較簡(jiǎn)單。

4 實(shí)操驗(yàn)證

2021年，操作票智能審核尚未應(yīng)用，操作后人工審核發(fā)現(xiàn)519 份操作票存在錯(cuò)誤。操作票智能審核程序研發(fā)成功后，對(duì)2021年操作票開(kāi)展復(fù)查，發(fā)現(xiàn)1749 份操作票存在錯(cuò)誤，比人工審核多發(fā)現(xiàn)1230 份錯(cuò)誤操作票，是人工審核發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的3.36 倍。操作票智能審核大幅減少不正確操作票流入執(zhí)行環(huán)節(jié)。2022 年（1～10月），各變電站累計(jì)開(kāi)展18706 份操作票智能審核，提前發(fā)現(xiàn)并糾正了1778 份操作票的2387 個(gè)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)從源頭管控誤操作風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)過(guò)不斷完善校驗(yàn)規(guī)則，后期使用的5744 次，審核出的問(wèn)題準(zhǔn)確率達(dá)100%。2022 年至今，玉溪局各變電站未發(fā)生誤操作或不安全事件。

實(shí)現(xiàn)7×24h操作票審核。機(jī)器與人不同，機(jī)器無(wú)須休息，可有效利用下班或夜間開(kāi)展操作票智能審核。實(shí)現(xiàn)操作票月度檢查時(shí)間大幅減少。班組月度檢查花費(fèi)時(shí)間由人工的42h 降低至智能審核的1h，審核時(shí)間減少97.6%。實(shí)現(xiàn)操作票執(zhí)行前審核時(shí)間大幅減少。以220kV主變停電操作為例，單份操作票項(xiàng)數(shù)在150 項(xiàng)左右，操作票執(zhí)行前審核時(shí)間由人工“三審”的1800s（30min）降低至智能審核的15s，審核時(shí)間減少99.2%。實(shí)現(xiàn)典型操作票審核時(shí)間的大幅減少。截至2022 年10月31日，玉溪局有47178 份典型操作票，典型操作票審核時(shí)間由人工的6290 小時(shí)降低至智能審核的197h，審核時(shí)間減少97%。

在操作票審核過(guò)程中使用本軟件進(jìn)行智能審核，能提前發(fā)現(xiàn)并糾正操作票問(wèn)題，有效提高審核的準(zhǔn)確率、提升操作票的檢查效率、減少操作票檢查時(shí)間、提高操作票正確率，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題操作票數(shù)增加200%，實(shí)現(xiàn)從源頭管控誤操作風(fēng)險(xiǎn)。目標(biāo)一是發(fā)現(xiàn)不正確操作票數(shù)增加200%完成。完成目標(biāo)二是降低操作票審核時(shí)間90%完成。

正確率效果對(duì)比如圖5所示。

圖5 正確率效果對(duì)比

操作前操作票審核耗時(shí)如圖6所示。

圖6 操作前操作票審核耗時(shí)

月度檢查操作票審核耗時(shí)如圖7所示。

圖7月度檢查操作票審核耗時(shí)效果對(duì)比

典型操作票審核耗時(shí)如圖8所示。

圖8 典型操作票審核耗時(shí)

5 結(jié)語(yǔ)

玉溪供電局將充分總結(jié)操作票智能審核建設(shè)和運(yùn)用的經(jīng)驗(yàn)，以問(wèn)題導(dǎo)向開(kāi)拓創(chuàng)新，持續(xù)不斷升級(jí)迭代程序和邏輯校驗(yàn)庫(kù)，逐步實(shí)現(xiàn)替代人工審核和五防校核，最終實(shí)現(xiàn)云端部署。并以操作票為基礎(chǔ)研發(fā)工作票、生產(chǎn)計(jì)劃等的校驗(yàn)程序。同時(shí)將工作重心從程序的建設(shè)向高質(zhì)量應(yīng)用轉(zhuǎn)變，不斷提升操作票智能審核運(yùn)用效能，推動(dòng)防誤操向智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)變，最終實(shí)現(xiàn)變電防誤操源頭化、智能化，為云南電網(wǎng)打造名片、推進(jìn)本質(zhì)安全型企業(yè)建設(shè)貢獻(xiàn)力量，筑牢安全底線(xiàn)。