王艷，馬曉飛

(1.湖南省電力公司中心培訓(xùn)部，湖南長(zhǎng)沙410004;2.湖南省電力公司超高壓管理局，湖南長(zhǎng)沙410002)

仿真培訓(xùn)是變電站運(yùn)行人員崗位培訓(xùn)的一種有效方式。目前傳統(tǒng)的仿真培訓(xùn)評(píng)價(jià)方法主要有:專家系統(tǒng)法〔1〕、模糊評(píng)價(jià)法〔2〕、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法〔3〕、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法〔4-5〕等，這些方法有的評(píng)價(jià)結(jié)果可信度不高，有的只進(jìn)行定性評(píng)價(jià)，有的需要人工參與進(jìn)行評(píng)價(jià)，缺乏客觀性和全面性。

本文采用復(fù)合要素技術(shù)和專家系統(tǒng)研制的變電站仿真培訓(xùn)智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)，能夠全面完成設(shè)備巡視、倒閘操作、事故處理仿真培訓(xùn)的自動(dòng)智能評(píng)價(jià)工作，對(duì)于提高仿真培訓(xùn)效果具有重要的意義。

1 智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

圖2為智能操作檢測(cè)模塊功能框圖。在學(xué)員進(jìn)行設(shè)備巡視、倒閘操作或事故處理過程中，智能操作采集模塊按照時(shí)間順序逐一采集所有設(shè)備的狀態(tài)、學(xué)員的操作信息，并經(jīng)過轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)化成專家系統(tǒng)能識(shí)別的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中待評(píng)價(jià)使用。

圖1 變電站仿真培訓(xùn)智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)總體框圖

圖2 智能操作檢測(cè)模塊功能框圖

2 設(shè)備巡視智能評(píng)價(jià)模塊

目前，變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)主要采用的設(shè)備巡視評(píng)價(jià)方法是根據(jù)學(xué)員的操作與實(shí)際設(shè)備狀態(tài)之比得到巡視正確性得分，根據(jù)學(xué)員完成的巡視項(xiàng)目與所有的巡視項(xiàng)目之比得到巡視完整性得分，再根據(jù)這2個(gè)分?jǐn)?shù)所占的權(quán)重得到最終評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)。這種方法僅從巡視的正確性和完整性進(jìn)行評(píng)分，沒有體現(xiàn)學(xué)員對(duì)設(shè)備巡視的時(shí)間、安全性等方面的掌握情況。為了更全面地評(píng)價(jià)學(xué)員的巡視狀況，本文采用一種基于復(fù)合要素技術(shù)的設(shè)備巡視智能評(píng)價(jià)方法。

2.1 復(fù)合要素技術(shù)

要素技術(shù)是指將學(xué)員應(yīng)該掌握的技術(shù)分解成若干合理必要的要素，這些要素技術(shù)及其附加要求的其它技術(shù)構(gòu)成復(fù)合要素技術(shù)〔6〕。

基于復(fù)合要素技術(shù)，可以將變電運(yùn)行人員必需掌握的巡視技能分解為各要素，并按其內(nèi)在的邏輯關(guān)系進(jìn)行整合，同時(shí)兼顧巡視時(shí)間、安全性等附加要求，再根據(jù)各個(gè)要素在巡視中所占的權(quán)重得出綜合評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)。

2.2 基于復(fù)合要素技術(shù)的設(shè)備巡視智能評(píng)價(jià)方法

對(duì)于變電站設(shè)備巡視來說，很多巡視項(xiàng)目具有相似性，例如對(duì)變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器的瓷套管的巡視要素技術(shù)基本相同。因此，在評(píng)價(jià)時(shí)可以對(duì)整個(gè)巡視任務(wù)進(jìn)行合理分解，將相關(guān)的巡視項(xiàng)目合并，從而完成巡視要素技術(shù)的分解，如表1所示。

表1 巡視要素技術(shù)的劃分 (部分)

對(duì)要素技術(shù)進(jìn)行分解后，可采用以下方法對(duì)學(xué)員的巡視狀況進(jìn)行評(píng)價(jià):首先設(shè)定基準(zhǔn)分s，然后根據(jù)巡視任務(wù)的難易程度確定其難度系數(shù)，再根據(jù)學(xué)員的巡視狀況扣分，主要從要素技術(shù)、巡視時(shí)間和安全性附加要求等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體公式如下:

式中 n，m∈N;P表示巡視綜合技能評(píng)價(jià)函數(shù);s表示巡視評(píng)價(jià)得分的基準(zhǔn)分;a1，a2，…，am表示各設(shè)備巡視項(xiàng)目需要掌握的要素技術(shù);gi(a1，a2，…，am)表示某要素技術(shù)i的扣分值，若巡視正確，用“1”表示，反之用“0”表示;g0(t)表示對(duì)巡視時(shí)間要求掌握程度的評(píng)價(jià)函數(shù);g(j)表示對(duì)巡視安全性掌握程度的評(píng)價(jià)函數(shù);ki，k0，k表示各要素技術(shù)及其附加要求掌握程度的評(píng)價(jià)在巡視綜合技能評(píng)價(jià)中占的權(quán)重，即難度系數(shù)，ki，k0，k∈ ［0，1］，其值可根據(jù)考核評(píng)價(jià)要求和經(jīng)驗(yàn)確定。

當(dāng)某項(xiàng)難度系數(shù)為0時(shí)，則能屏蔽某項(xiàng)扣分，當(dāng)需要再增加某方面的評(píng)估時(shí)，只要再加相應(yīng)的項(xiàng)即可，因此評(píng)價(jià)內(nèi)容易于修改和擴(kuò)大。

工作中的一個(gè)重大缺陷就是制度不夠健全與完善，內(nèi)部公職負(fù)責(zé)人要學(xué)習(xí)新的規(guī)章制度與規(guī)范，參照其他單位的規(guī)章制度，分析內(nèi)部控制工作特點(diǎn)，結(jié)合單位的實(shí)際情況，完善各種規(guī)章制度，合理運(yùn)用內(nèi)部控制方法，達(dá)到相互制約的作用。在行政事業(yè)單位內(nèi)部控制工作的機(jī)構(gòu)上，如果單位沒有相關(guān)的機(jī)構(gòu)，需要一點(diǎn)點(diǎn)的去設(shè)置，如果機(jī)構(gòu)不完善，要盡快的采取改進(jìn)措施，完善機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)必須保持自身的獨(dú)立性與權(quán)威性，而且內(nèi)部控制機(jī)構(gòu)要由不同部門參與，全程參與，相互制衡。

對(duì)于g0(t)，假設(shè)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)規(guī)定某一設(shè)備的巡視時(shí)限為t0，g0(t)滿分為gs，在不同的時(shí)間段可以設(shè)置不同的取值。

對(duì)于g(j)，若學(xué)員在巡視過程中違反了安全性要求，如造成設(shè)備誤動(dòng)、安全隱患、人身傷害等，則此項(xiàng)分全扣。

在以上評(píng)價(jià)函數(shù)中，基準(zhǔn)分的設(shè)定、時(shí)間要素時(shí)間段的劃分，以及各要素技術(shù)扣分值的劃定，都可以根據(jù)培訓(xùn)或考核需求做不同的調(diào)整。

3 倒閘操作智能評(píng)價(jià)模塊

倒閘操作智能評(píng)價(jià)模塊的實(shí)現(xiàn)過程如下:首先調(diào)用智能操作檢測(cè)模塊，記錄學(xué)員所有的操作步驟，并逐一存入數(shù)據(jù)庫操作記錄表中，表2為操作記錄表部分信息截取。然后，專家系統(tǒng)根據(jù)操作任務(wù)，調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)和規(guī)則庫中的規(guī)則，推理出在當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)下應(yīng)采取的操作，并與學(xué)員所做的操作步驟逐一進(jìn)行比較。專家系統(tǒng)的規(guī)則庫包含了線路、主變壓器、母線、站用變等設(shè)備倒閘操作的基本原則和相關(guān)規(guī)定。一旦出現(xiàn)違反倒閘操作原則及相關(guān)規(guī)定的，則在最終評(píng)價(jià)得分中扣除相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。同時(shí)，若出現(xiàn)操作順序有誤、漏步或錯(cuò)步等情況，則扣除相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。具體的評(píng)分方法與設(shè)備巡視類似，主要從操作的正確性、完整性、時(shí)間、安全性等要素技術(shù)進(jìn)行評(píng)分。

表2 操作步驟記錄表 (部分)

4 事故處理智能評(píng)價(jià)模塊

4.1 事故處理智能評(píng)價(jià)邏輯

事故處理智能評(píng)價(jià)模塊的評(píng)價(jià)方法與設(shè)備巡視、倒閘操作有所不同，其主要原因是:針對(duì)變電站的某個(gè)具體事故，不同運(yùn)行人員分析事故的角度各有差異，處理事故的思路、操作步驟也就各有差別，但最終都能正確地處理了該事故，因而，對(duì)事故處理的具體步驟無法建立統(tǒng)一明確的規(guī)則。針對(duì)這一問題，該系統(tǒng)采取的方法是:重點(diǎn)評(píng)價(jià)事故處理的關(guān)鍵目標(biāo)是否完成，而不詳細(xì)評(píng)價(jià)處理的具體過程，只要關(guān)鍵目標(biāo)圓滿完成，且在事故處理過程中沒有違反變電站事故處理的相關(guān)規(guī)定，則認(rèn)為該學(xué)員的處理方法有效。如果學(xué)員完成了關(guān)鍵目標(biāo)，但進(jìn)行了違反變電站事故處理規(guī)程等相關(guān)規(guī)定的操作，則認(rèn)為該學(xué)員處理的的方法是不合格的。

具體地說，事故處理智能評(píng)價(jià)模塊首先檢測(cè)學(xué)員操作完成后系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如果事故處理后的運(yùn)行狀態(tài)和所要求的運(yùn)行狀態(tài)一致，則認(rèn)為學(xué)員完成了事故處理的關(guān)鍵目標(biāo)。然后，智能綜合評(píng)價(jià)模塊根據(jù)規(guī)則庫中的規(guī)則對(duì)操作記錄表的每個(gè)記錄進(jìn)行巡檢，一旦發(fā)現(xiàn)違規(guī)操作，則在最終評(píng)價(jià)得分中扣除相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。此外，仍然從操作的正確性、完整性、時(shí)間、安全性等要素技術(shù)方面進(jìn)行評(píng)分。

4.2 事故處理智能評(píng)價(jià)實(shí)例

圖3所示為220 kV楊高變電站220 kV電壓等級(jí)的主接線圖，運(yùn)行方式為1號(hào)主變610、楊黎Ⅰ線602在Ⅰ母;2號(hào)主變620、楊黎Ⅱ線604在Ⅱ母;Ⅰ，Ⅱ母線經(jīng)母聯(lián)600并列運(yùn)行。

圖3 220 kV楊高變電站主接線圖 (部分)

事故類型:楊黎Ⅰ線602線路發(fā)生ABC三相短路永久故障，602斷路器SF6壓力低閉鎖及斷路器控制電源斷開，造成602斷路器拒動(dòng)。

故障現(xiàn)象:600，610斷路器跳閘，有功、電流為零，602斷路器合閘，220 kVⅠ母線失壓。602保護(hù)Ⅰ屏高頻保護(hù)動(dòng)作，1號(hào)主變保護(hù)復(fù)合電壓動(dòng)作，220 kV失靈保護(hù)動(dòng)作，跳母聯(lián)600斷路器、220 kVⅠ母。

對(duì)于此事故，按照變電站事故處理原則應(yīng)該在進(jìn)行相應(yīng)的檢查后隔離故障，并在有可能的情況下恢復(fù)送電。本智能評(píng)價(jià)模塊的評(píng)價(jià)邏輯是首先判定事故處理關(guān)鍵目標(biāo)是否完成，并對(duì)關(guān)鍵目標(biāo)設(shè)定優(yōu)先級(jí)如下:

(1)在處理結(jié)束時(shí)是否已隔離故障，即是否拉開6023，6021隔離開關(guān);

(2)在處理結(jié)束時(shí)是否已恢復(fù)送電，即是否合上600，606，601斷路器。

學(xué)員必須先完成優(yōu)先級(jí)最高的所有操作目標(biāo)，才能完成下一優(yōu)先級(jí)的目標(biāo)。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到學(xué)員完成了上述所有目標(biāo)操作后，則評(píng)價(jià)系統(tǒng)判定學(xué)員獲得相應(yīng)的基準(zhǔn)分。

此外，專家系統(tǒng)還要將操作記錄表中的每條記錄與規(guī)則庫中的規(guī)則進(jìn)行比較，如果出現(xiàn)拉合隔離開關(guān)順序有誤、合600斷路器前未投入220 kV母聯(lián)充電保護(hù)、合610斷路器前未檢查6×16中性點(diǎn)接地隔離開關(guān)已合上，則在最終得分中扣除相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。若出現(xiàn)了嚴(yán)重的違規(guī)操作將直接導(dǎo)致最終得分不合格。

5 結(jié)束語

本文將涉及變電站仿真培訓(xùn)設(shè)備巡視、倒閘操作、事故處理過程中的各種要素及附加要求融入評(píng)價(jià)體系，對(duì)學(xué)員的操作進(jìn)行較全面、客觀地評(píng)價(jià)。同時(shí)，針對(duì)每個(gè)學(xué)員可能采用不同的方法來處理變電站運(yùn)行事故，利用計(jì)算機(jī)難以評(píng)價(jià)各種方法的優(yōu)劣這一問題，還將關(guān)鍵目標(biāo)優(yōu)先的評(píng)價(jià)邏輯與復(fù)合要素技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了變電站仿真培訓(xùn)事故處理智能評(píng)價(jià)模塊。

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