高 磊，閆培麗 ，阮思燁，許志勇 ，李 鵬，顧俊捷

（1.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院，江蘇 南京 210036；2.國(guó)網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京 102209；3.華北電力設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100120；4.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司，江蘇 南京 210024；5.南京五采智電電力科技有限公司，江蘇 南京 211106）

0 引言

目前，新建智能變電站配置描述SCD（Substation Configuration Description）文件［1-2］虛回路的連接主要通過(guò)人工方式進(jìn)行，效率低且正確性直接取決于配置人員的技術(shù)水平，往往需要經(jīng)過(guò)大量次數(shù)的修改完善后才能形成某個(gè)智能變電站的最終版SCD文件［3］。

由于智能變電站二次回路的連接原理基本相通［4-6］，完全可以考慮建立標(biāo)準(zhǔn)的虛端子連接模板，存儲(chǔ)典型連線中智能電子設(shè)備（IED）和虛端子的關(guān)鍵字，連接時(shí)不斷匹配復(fù)用從而提高效率?，F(xiàn)階段通過(guò)建立模板庫(kù)實(shí)現(xiàn)虛回路連接的方法實(shí)施不便的主要原因是受限于虛端子描述尚未完全統(tǒng)一（“六統(tǒng)一”的保護(hù)裝置已經(jīng)完成了虛端子描述的統(tǒng)一）［7］，因此造成虛端子連接模板庫(kù)不易覆蓋所有設(shè)備廠商的虛端子，即使通過(guò)手動(dòng)的方式進(jìn)行創(chuàng)建，后期維護(hù)和完善虛端子連接模板庫(kù)的工作量也是巨大的。可以說(shuō)，一個(gè)對(duì)各類虛端子描述具有高覆蓋率的虛端子連接模板庫(kù)是實(shí)現(xiàn)虛回路自動(dòng)設(shè)計(jì)和正確性校驗(yàn)的基礎(chǔ)，同時(shí)也是至關(guān)重要的。

目前，關(guān)于智能變電站虛回路設(shè)計(jì)和校驗(yàn)的研究較少，部分研究提出了模板庫(kù)或知識(shí)庫(kù)的概念，分別實(shí)現(xiàn)虛回路的設(shè)計(jì)或校驗(yàn)［8-9］，但需要手動(dòng)創(chuàng)建、修改及豐富模板庫(kù)或知識(shí)庫(kù)，勢(shì)必覆蓋面不高；另外，國(guó)內(nèi)目前比較通用的一些可視化設(shè)計(jì)SCD文件的輔助工具［10］，具有典型間隔替換、相同間隔復(fù)制等功能，但局限性較高，要求同類的IED及相同的虛端子條件，無(wú)法廣泛適用于不同類型的設(shè)備生成虛端子連接。

本文通過(guò)導(dǎo)入海量SCD文件，借助分詞技術(shù)、相似度計(jì)算算法［11-15］以自動(dòng)學(xué)習(xí)的方式創(chuàng)建并豐富虛端子連接模板庫(kù)，并通過(guò)匹配虛端子連接模板庫(kù)的關(guān)鍵字完成虛回路的自動(dòng)設(shè)計(jì)和正確性校驗(yàn)。

1 學(xué)習(xí)型模板庫(kù)的自動(dòng)創(chuàng)建

本文最重要的工作就是研究如何方便快速準(zhǔn)確地建立虛端子連接模板庫(kù)，并使模板庫(kù)具有人工智能的屬性，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)學(xué)習(xí)、自動(dòng)整理和自動(dòng)完善。

1.1 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

從后期維護(hù)管理的便捷性、存儲(chǔ)的信息量、層次關(guān)系表達(dá)上考慮采用可擴(kuò)展標(biāo)志語(yǔ)言（XML）文件存儲(chǔ)的方式。模板建立方法參照SCD文件中Inputs容器的存儲(chǔ)方式，以接收設(shè)備為參照，僅表達(dá)接收側(cè)的連線關(guān)系。以某IED模板為例進(jìn)行說(shuō)明：每個(gè)IED下連線先通過(guò)GOOSE和SV進(jìn)行分類，再通過(guò)發(fā)送IED進(jìn)一步分類，因此模板的層級(jí)分為4層，第1層為IED模板，第2層為GOOSE接收和SV接收，第3層為外部IED，第4層為虛回路關(guān)系，如圖1所示。單個(gè)的IED模板為一種典型的設(shè)備類型，一般分為線路保護(hù)、母線保護(hù)、變壓器保護(hù)、合并單元、智能終端、測(cè)控等［16-19］，如“500 kV 線路保護(hù) A”、“110 kV 線路智能終端A”等，所有典型的設(shè)備模板共同構(gòu)成虛端子連接模板庫(kù)。

1.2 存儲(chǔ)格式設(shè)計(jì)

500 kV線路保護(hù)最小化模板的文件模板見(jiàn)圖2。圖中元素說(shuō)明如下：IED表示設(shè)備類型；descKey表示描述關(guān)鍵字；nameKey表示IEDname的關(guān)鍵字；GoRx表示GOOSE接收，一個(gè)IED元素含有一個(gè)GoRx元素；SvRx表示SV接收，一個(gè)IED元素含有一個(gè)SvRx元素；TxIED表示發(fā)送側(cè)設(shè)備，一個(gè)GoRx或SvRx元素含有一個(gè)或多個(gè)TxIED元素；VLink表示虛回路，一個(gè)TxIED含有一個(gè)或多個(gè)VLink；Desc表示虛回路的描述名；Rx表示虛回路接收側(cè)，一個(gè)VLink元素包含一個(gè)Rx元素；Tx表示虛回路發(fā)送側(cè)，一個(gè)VLink元素包含一個(gè)Tx元素。

圖1 模板文件結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of template file

圖2 500 kV線路保護(hù)最小化模板Fig.2 Minimized template file of 500 kV line protection

虛端子連接模板庫(kù)創(chuàng)建的目的是方便設(shè)計(jì)人員自動(dòng)完成虛端子連接及正確性校驗(yàn)，因此需要考慮模板文件和SCD文件的匹配問(wèn)題，只有2種文件匹配成功，才能實(shí)現(xiàn)模板文件與實(shí)例文件的一一映射，考慮到IED描述及虛端子描述的不確定性，模板庫(kù)無(wú)法采用固定全描述，只能采用關(guān)鍵字匹配的方式。

SCD文件匹配包括2種匹配：一種是IED的匹配，另一種是虛端子的匹配。

IED的匹配主要通過(guò)IED的描述關(guān)鍵字進(jìn)行匹配，如“500 kV龍泉線合并單元A套”或“500 kV龍泉線合并單元1”，關(guān)鍵字可以為“｛500 and合并單元and 線 and A｝or｛500 and 合并單元 and 線 and 1｝”，關(guān)鍵字通過(guò)邏輯符號(hào)連接，and表示與，or表示或，｛·｝表示優(yōu)先處理。名稱關(guān)鍵字也可作為輔助匹配項(xiàng)，如PL5 and A。

虛端子匹配同樣主要通過(guò)描述關(guān)鍵字匹配的方式，如虛端子描述為“斷路器位置A相”或“開(kāi)關(guān)位置A相”，描述關(guān)鍵字為“｛斷路器and位置 and A相｝or｛開(kāi)關(guān)and位置and A相｝”，其表達(dá)式的含義同上。

1.3 學(xué)習(xí)型模板庫(kù)自動(dòng)創(chuàng)建的若干技術(shù)難點(diǎn)

模板庫(kù)采用全自動(dòng)的方式進(jìn)行創(chuàng)建。自動(dòng)創(chuàng)建的過(guò)程中需要解決關(guān)鍵字自動(dòng)提取、IED和虛端子關(guān)鍵字歸類整理的問(wèn)題。具體的分析如下。

1.3.1 關(guān)鍵字的自動(dòng)提取

關(guān)鍵字主要指IED和虛端子的描述關(guān)鍵字，關(guān)鍵字一般是高頻詞。目前相關(guān)文獻(xiàn)已較深入地研究了中文分詞技術(shù)，中文分詞技術(shù)可從大量的描述文字自動(dòng)分解詞語(yǔ)，提取關(guān)鍵字，此外可通過(guò)導(dǎo)入用戶詞典的方式提供更接近用戶業(yè)務(wù)對(duì)象的分詞結(jié)果。

本文采用漢語(yǔ)詞法分析系統(tǒng)（ICTCLAS）。ICTCLAS是中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研發(fā)的一款先進(jìn)的分詞系統(tǒng)，其支持用戶詞典導(dǎo)入，關(guān)鍵字提取。該系統(tǒng)提供了詳細(xì)的C++等開(kāi)發(fā)文檔，本文主要用到的關(guān)鍵接口有：導(dǎo)入用戶詞典，NLPIR_ImportUserDict；增加用戶詞條，NLPIR_AddUserWord；獲取關(guān)鍵字，NLPIR_GetKeyWords；獲取分詞結(jié)果，NLPIR_ParagraphProcess。關(guān)鍵字自動(dòng)提取流程見(jiàn)圖3。

圖3 關(guān)鍵字自動(dòng)提取流程Fig.3 Flowchart of automatic keyword extraction

a.創(chuàng)建初始關(guān)鍵字詞典，如“位置、A相”，存儲(chǔ)成文本文件；

b.解析SCD文件，提取IED的描述或虛端子的描述，并將其存儲(chǔ)成文本文件，如“斷路器位置A相”；

c.將上述用戶詞典和描述信息導(dǎo)入ICTCLAS中進(jìn)行分詞，獲取分詞結(jié)果及關(guān)鍵字；

d.將新產(chǎn)生的關(guān)鍵字追加寫(xiě)入用戶詞典。

1.3.2 IED和虛端子關(guān)鍵字歸類整理

模板中虛端子有關(guān)鍵字：“斷路器and位置and A相”，當(dāng)掃描SCD文件中提取到“開(kāi)關(guān)and位置and A相”，需要最終合并為“｛斷路器and位置and A相｝or｛開(kāi)關(guān)and位置and A相｝”。此時(shí)遇到無(wú)法在模板文件中找到同種設(shè)備類型繼而合并關(guān)鍵字的問(wèn)題。模板中IED的關(guān)鍵字也有同樣的問(wèn)題。

因此，就需尋找一種用于字符串相似度比較的算法來(lái)有效地匹配相似字符串，然后再提取、合并關(guān)鍵字。常見(jiàn)的字符串相似度匹配算法有：編輯距離算法、最長(zhǎng)公共子串（LCS）算法、隨機(jī)串匹配（KR）算法、貪心覆蓋（GST）算法、RKR-GST算法等。編輯距離算法、LCS算法、KR算法都是有序匹配的算法；GST算法、RKR-GST算法都是無(wú)序匹配的算法?？紤]到本應(yīng)用中的實(shí)際情況是各廠家設(shè)備模型內(nèi)定義是無(wú)序的，例如“斷路器位置A相”和“A相斷路器位置”代表的意思相同，若采用有序算法，相同意義的2個(gè)字符串的相似度會(huì)很低，而采用無(wú)序算法相似度不會(huì)因關(guān)鍵字在字符串中位置的變化而改變。RKR-GST算法由Michael Wise于1993年提出，該算法采用了KR算法，同時(shí)改進(jìn)了GST算法的時(shí)間復(fù)雜度，其平均時(shí)間復(fù)雜性接近線性，相比GST算法，RKR-GST算法的運(yùn)行效率更高，平均時(shí)間復(fù)雜度可控在 O（n）～O（n2）之間，最壞情況下時(shí)間復(fù)雜度為 O（n3）。

RKR-GST算法的基本思想是：模式串于文本串中的每個(gè)元素不需要一一進(jìn)行比較，只有當(dāng)模式串子串的散列值與文本串子串的散列值相同時(shí)才進(jìn)行比較，其是一種運(yùn)行效率較高的模式匹配算法。

RKR-GST算法的流程如圖4所示。

圖4 RKR-GST算法流程圖Fig.4 Flowchart of RKR-GST algorithm

a.初始化 MML、s、d、q。MML 為最小匹配長(zhǎng)度，凡是小于這個(gè)匹配長(zhǎng)度的都忽略不計(jì)；s為搜索長(zhǎng)度，使用長(zhǎng)度 s對(duì)字符串 P=“p1p2… pm”與 T=“t1t2… tn”進(jìn)行劃分，分別切割為m-s+1和n-s+1個(gè)長(zhǎng)度為s的子串；d為字符串P與T內(nèi)出現(xiàn)字符的集合∑個(gè)數(shù)為一個(gè)較大的素?cái)?shù)，一般取q＞ds。

b.判斷s是否不小于MML，若s

c.通過(guò)式（1）計(jì)算字符串P與T子串的Hash值。假設(shè)從字符串X的k（k

d.將P與T各自按長(zhǎng)度s劃分后子串的Hash值依次進(jìn)行比較，如果相等，則認(rèn)為這2個(gè)長(zhǎng)度為s的子串匹配。再對(duì)相等的長(zhǎng)度為s的子串進(jìn)行貪婪匹配，如果其后的字符依然相同，繼續(xù)匹配，直到不能匹配為止，記錄匹配長(zhǎng)度l、P中的匹配位置m、T中的匹配位置 n，并將這些信息（m，n，l）存儲(chǔ)起來(lái)。如果有2次找到的最大匹配長(zhǎng)度相同，那么將新找到的匹配信息記錄到前一個(gè)與其匹配長(zhǎng)度相同的后面，進(jìn)而形成一個(gè)長(zhǎng)度由大到小的匹配鏈表。

e.在形成的匹配鏈表中，取出第一行元素放入集合STitles中，并把匹配的字符根據(jù)在字符串P和T中的開(kāi)始位置及長(zhǎng)度標(biāo)記，取出第二行元素，首先判斷是否與前一個(gè)匹配重疊，若重疊則舍棄，若沒(méi)有重疊，則繼續(xù)放入集合STitles中，依次重復(fù)進(jìn)行，直到所有匹配結(jié)束為止，這個(gè)過(guò)程稱為標(biāo)記過(guò)程。

f.按一定方法改變s的值，若依然大于或等于MML，則繼續(xù)上述循環(huán)，只是在按長(zhǎng)度s劃分時(shí)跳過(guò)標(biāo)記過(guò)的字符子串；反之則程序結(jié)束。

g.程序結(jié)束后，將集合STitles中所有元素的長(zhǎng)度lCoverage返回。最終計(jì)算出P與T的相似度α為：

下面通過(guò)實(shí)際虛端子信息進(jìn)行舉例。

根據(jù)RKR-GST算法計(jì)算P=“低氣壓閉鎖重合閘”與T=“壓力低閉鎖重合閘”的相似度。

因以上2個(gè)字符串的字符較少，故可人為隨意定義［低］=1，［氣］=2，［壓］=3，［閉］=4，［鎖］=5，［重］=6，［合］=7，［閘］=8，［力］=9；d=9；初始化最小匹配長(zhǎng)度MML=1；初始化s，因字符串較短，可以設(shè)置一個(gè)較小的s值，可先取模式串P的一半s=3，素?cái)?shù)q>93，取q=733。2個(gè)字符串分別按長(zhǎng)度s劃分，并計(jì)算出相應(yīng)的散列值，如表1所示。

例如按長(zhǎng)度為s=3劃分T的Hash（壓力低）=mod（3×92+9×91+1，733）=mod（325，733）=325。

由表1可知，字符串P與T按s=3拆分后，子串中有3組散列值相等，由第一組開(kāi)始進(jìn)入貪婪匹配，通過(guò)Hash函數(shù)不斷往后匹配，最終得到最長(zhǎng)匹配為“閉鎖重合閘”，保存信息（m，n，l）后繼續(xù)循環(huán)剩余散列值相等的子串，最終形成s=3的匹配鏈表，如表2所示。再依次判斷是否與上一條重疊，若重疊則舍棄，不重疊則放入STitles中，并將其標(biāo)記，標(biāo)記部分下個(gè)循環(huán)直接跳過(guò)。最終匹配結(jié)果如表3所示。

表1 字符串拆分后的散列值Table 1 Hash value of split strings

表2 匹配鏈表Table 2 Matching list

表3 最終匹配結(jié)果Table 3 Final results of matching

由式（2）計(jì)算相似度α為：

同時(shí)對(duì)于智能變電站虛回路內(nèi)存在的一些特定關(guān)鍵字字符，肯定不會(huì)去合并其他關(guān)鍵字的情況，如代表電壓等級(jí)的500 kV、220 kV等，代表雙套設(shè)備標(biāo)注的A、B、第一、第二等，可以提高相關(guān)關(guān)鍵字的優(yōu)先級(jí)，匹配遇到此類關(guān)鍵字不同的2個(gè)字符串，可以直接跳出匹配。

依照此方法，可以計(jì)算出2個(gè)字符串的相似度，將不同部分關(guān)鍵字進(jìn)行合并，可以完成IED關(guān)鍵字的歸類整理，同時(shí)也能完成TxIED關(guān)鍵字的歸類整理。

通過(guò)IED和TxIED，可將虛端子的匹配定位到同一發(fā)送IED下幾根連線中，而在虛端子的保護(hù)連線中，同一發(fā)送IED的最大GOOSE連線數(shù)目一般為5根（如500 kV的斷路器保護(hù)接收智能終端的ABC位置、閉鎖重合閘、低氣壓閉鎖重合閘），最大SV連線數(shù)目一般為15根（如220 kV線路保護(hù)接收合并單元的延遲、雙向AD三相電流、雙向AD三相電壓、雙向AD同期電壓），通過(guò)對(duì)模板文件的每個(gè)發(fā)送虛端子或接收虛端子與SCD文件的虛端子進(jìn)行字符串的相似性比對(duì)，挑選相似率最高的作為最優(yōu)映射，并歸類整理。

1.4 學(xué)習(xí)型模板庫(kù)自動(dòng)創(chuàng)建及學(xué)習(xí)流程

學(xué)習(xí)型模板庫(kù)自動(dòng)創(chuàng)建及學(xué)習(xí)流程如圖5所示。

圖5 模板庫(kù)自動(dòng)創(chuàng)建及學(xué)習(xí)流程Fig.5 Flowchart of automatic template library creation and learning

具體流程說(shuō)明如下。

a.導(dǎo)入第1個(gè)SCD文件樣本，軟件解析SCD文件內(nèi)IED描述、虛回路描述等內(nèi)容。

b.根據(jù)用戶詞典，將完整描述進(jìn)行中英文分詞和提取關(guān)鍵字。

c.將軟件解析的IED、虛回路等信息的完整描述及提取的關(guān)鍵字分別通過(guò)XML生成模塊，填入相應(yīng)XML的相應(yīng)元素的屬性中去，最終生成各IED類型的XML模板文件，形成模板庫(kù)。

d.導(dǎo)入第2個(gè)SCD文件樣本，軟件解析SCD文件IED描述、虛回路描述等內(nèi)容。

e.根據(jù)IEDname、IED描述遍歷XML模板庫(kù)，通過(guò)關(guān)鍵字匹配的方式找到對(duì)應(yīng)的IED類型模板。

f.根據(jù)用戶詞典，將完整描述進(jìn)行中英文分詞和提取關(guān)鍵字，新增關(guān)鍵字增補(bǔ)進(jìn)用戶詞典。

g.將解析第2個(gè)SCD文件得到的IED描述、虛端子描述與模板庫(kù)內(nèi)已存在的IED描述、虛端子描述通過(guò)相似度算法模塊進(jìn)行比較：若計(jì)算結(jié)果大于門(mén)檻值，則軟件將提取的關(guān)鍵字自動(dòng)以或的方式合并入模板文件相應(yīng)元素的屬性中；若計(jì)算結(jié)果小于門(mén)檻值，則由用戶自行判斷分詞提取的關(guān)鍵字是否合并入模板文件中。

h.依次導(dǎo)入多個(gè)SCD文件，不斷重復(fù)上述過(guò)程。

通過(guò)導(dǎo)入大量的SCD文件，不斷地豐富用戶詞典，通過(guò)用戶詞典內(nèi)的同義詞，將虛回路模板庫(kù)內(nèi)的IED及虛端子描述進(jìn)行同義詞的合并，從而不斷增加模板庫(kù)的復(fù)用性，使虛回路的自動(dòng)設(shè)計(jì)和校驗(yàn)性能不斷提升。

2 虛回路的自動(dòng)設(shè)計(jì)和校驗(yàn)

通過(guò)自動(dòng)學(xué)習(xí)生成的模板庫(kù)可以應(yīng)用到2個(gè)方面：虛回路的自動(dòng)設(shè)計(jì)和校驗(yàn)。虛回路設(shè)計(jì)流程見(jiàn)圖6。

圖6 虛回路自動(dòng)設(shè)計(jì)流程Fig.6 Flowchart of automatic virtual circuit design

a.虛回路模板創(chuàng)建部分：在虛端子連接回路編輯模板，通過(guò)海量SCD文件樣本自動(dòng)學(xué)習(xí)創(chuàng)建。

b.模板匹配部分：導(dǎo)入SCD文件，解析IED列表，獲取IED信息。通過(guò)自動(dòng)匹配，可以在模板文件庫(kù)匹配到相應(yīng)的IED模板。

c.自動(dòng)設(shè)計(jì)部分：按照模板的IED虛端子信息在SCD文件內(nèi)通過(guò)描述關(guān)鍵字進(jìn)行對(duì)應(yīng)查找，將匹配結(jié)果進(jìn)行生成，存儲(chǔ)到SCD文件中。

虛回路校驗(yàn)流程如圖7所示。

a.虛回路模板創(chuàng)建部分：在虛端子連接回路編輯模板，通過(guò)海量SCD文件樣本自動(dòng)學(xué)習(xí)創(chuàng)建。

b.解析和匹配部分：導(dǎo)入SCD文件，解析IED列表、虛回路信息，獲取IED信息和虛端子信息。通過(guò)關(guān)鍵字，可在模板文件庫(kù)匹配到相應(yīng)的IED模板。

c.匹配生成和展示部分：將模板的IED虛端子信息和SCD文件內(nèi)的虛端子通過(guò)描述關(guān)鍵字進(jìn)行對(duì)應(yīng)查找，將匹配結(jié)果進(jìn)行生成及展示。

3 實(shí)際應(yīng)用

根據(jù)上述方法開(kāi)發(fā)了模板自動(dòng)創(chuàng)建軟件、虛回路自動(dòng)設(shè)計(jì)軟件和虛回路自動(dòng)校驗(yàn)軟件。

3.1 模板自動(dòng)創(chuàng)建軟件

隨機(jī)導(dǎo)入不同設(shè)備廠商不同電壓等級(jí)的3個(gè)實(shí)際SCD文件進(jìn)行測(cè)試，對(duì)測(cè)試情況定義了3個(gè)判斷標(biāo)準(zhǔn)，分別為效率（軟件解析SCD文件的時(shí)間）、有效性（軟件自動(dòng)提取關(guān)鍵字進(jìn)行合并的比率）、正確性（提取并加入的關(guān)鍵詞與原有關(guān)鍵詞是否為同義詞的比率）。軟件測(cè)試結(jié)果如表4所示。

圖7 虛回路自動(dòng)校驗(yàn)流程Fig.7 Flowchart of automatic virtual circuit check

表4 模板庫(kù)測(cè)試結(jié)果Table 4 Test results of template library

通過(guò)對(duì)3個(gè)SCD文件進(jìn)行測(cè)試，可以發(fā)現(xiàn)模板庫(kù)對(duì)不同大小的SCD文件解析的時(shí)間可以控制在1 min內(nèi)；雖然對(duì)各類描述建立最低60%相似度的寫(xiě)入門(mén)檻，有效提取的比率依然可達(dá)到6成以上，其余4成需要人工干預(yù)；以上說(shuō)明雖然需要4成的人工干涉，但卻有效提高了模板創(chuàng)建的準(zhǔn)確性。

由于SCD文件內(nèi)IED及虛端子描述都為較短的字符串，所以相似度在多個(gè)字符不同的情況下會(huì)明顯降低，經(jīng)大量測(cè)試后暫定了6成的門(mén)檻值，以確保準(zhǔn)確性維持在一個(gè)較高的水平。抬高門(mén)檻值對(duì)效率指標(biāo)無(wú)影響，雖然可以提高自動(dòng)提取合并的有效性，但在一定程度上會(huì)降低模板創(chuàng)建時(shí)同義詞合并的準(zhǔn)確性。國(guó)網(wǎng)“六統(tǒng)一”規(guī)范對(duì)智能變電站的虛端子的引用名“ref”作了規(guī)范，后期考慮加入虛端子的引用名“ref”關(guān)鍵字作為輔助判斷，比如“斷路器分相跳閘位置 TWJa”的引用名“ref”為：“PIGO／GOINGGIO1.DPCSO1.stVal”，“ref”的關(guān)鍵字為“PIGO*／*GOINGGIO*.DPCSO.stVal”，*代表通配符，由此在不降低準(zhǔn)確性的情況下提高門(mén)檻值，減少人工干預(yù)的比率。

3.2 虛回路自動(dòng)設(shè)計(jì)軟件

以220 kV德銀變?yōu)槔f(shuō)明，在設(shè)計(jì)軟件中選中接收側(cè)待連接設(shè)備，如“220kV馬塘1線線路保護(hù)A”，同時(shí)選中對(duì)側(cè)裝置“220 kV馬塘1線智能終端A”，點(diǎn)擊自動(dòng)連接，軟件將自動(dòng)匹配220 kV線路保護(hù)模板，解析獲得模板接收裝置（220 kV線路保護(hù)A套）和模板發(fā)送裝置（智能終端）。從而，根據(jù)模板對(duì)虛回路進(jìn)行自動(dòng)設(shè)計(jì)，最終自動(dòng)完成此線路保護(hù)與對(duì)應(yīng)智能終端的虛端子連線。虛回路自動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)果如表5所示。

表5 虛回路自動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)果Table 5 Results of automatic virtual circuit design

3.3 虛回路自動(dòng)校驗(yàn)軟件

同樣以220 kV德銀變?yōu)槔f(shuō)明，可以發(fā)現(xiàn)通過(guò)校驗(yàn)軟件針對(duì)SCD文件的各個(gè)虛回路信息能夠找到相應(yīng)的模板信息，并自動(dòng)根據(jù)描述關(guān)鍵字進(jìn)行校驗(yàn)，其校驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。對(duì)于校驗(yàn)不成功的虛端子，可從以下幾方面進(jìn)行判斷：虛端子連接級(jí)別是否不對(duì)、是否為功能性出錯(cuò)、是否漏連必要虛端子、是否存在新名詞等，然后再進(jìn)行相應(yīng)的修改。

圖8 虛回路自動(dòng)校驗(yàn)結(jié)果Fig.8 Results of automatic virtual circuit check

3.4 學(xué)習(xí)型模板庫(kù)方案優(yōu)劣分析

表6 學(xué)習(xí)型模板庫(kù)方案優(yōu)劣分析Table 6 Comparison between manual method and learning template library method

以220 kV德銀變?yōu)槔?，分別采用本文技術(shù)方案與傳統(tǒng)方案對(duì)德銀變SCD文件的虛回路進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和校驗(yàn)測(cè)試，結(jié)果如表6所示。引入可以自動(dòng)創(chuàng)建并完善的學(xué)習(xí)型模板庫(kù)，在虛回路設(shè)計(jì)與校驗(yàn)兩方面同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，大幅提高了虛回路設(shè)計(jì)和校驗(yàn)的效率以及虛回路設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。

智能變電站的新建、改造、擴(kuò)建等工程中，SCD文件虛回路設(shè)計(jì)、校驗(yàn)是工程實(shí)施的必要條件。傳統(tǒng)方案下，虛回路的設(shè)計(jì)和校驗(yàn)都由設(shè)計(jì)人員或集成商手動(dòng)完成，隨電壓等級(jí)的升高，變電站規(guī)模越大，IED設(shè)備數(shù)量越多，虛回路的設(shè)計(jì)和校驗(yàn)耗時(shí)（以d為單位）也將成倍增加，虛回路手動(dòng)連接的準(zhǔn)確性相應(yīng)降低。同時(shí)虛回路的設(shè)計(jì)、校驗(yàn)耗時(shí)和準(zhǔn)確性也受限于不同人員對(duì)智能變電站了解程度的水平差異，對(duì)智能變電站工程的調(diào)試周期影響較大。

本文提出的基于相似度計(jì)算的學(xué)習(xí)型模板庫(kù)在虛回路設(shè)計(jì)和校驗(yàn)中的應(yīng)用，引入虛回路模板庫(kù)概念，在模板文件生成方面通過(guò)分詞技術(shù)和相似度算法，實(shí)現(xiàn)模板文件的自動(dòng)創(chuàng)建和學(xué)習(xí)完善，形成以設(shè)備類型區(qū)分的虛回路模板庫(kù)，為虛回路自動(dòng)設(shè)計(jì)和校驗(yàn)定下可靠基礎(chǔ)。在虛回路設(shè)計(jì)和校驗(yàn)方面，通過(guò)匹配虛回路模板文件內(nèi)IED和虛端子的關(guān)鍵字，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)完成虛回路的設(shè)計(jì)和校驗(yàn)，有效提高了虛回路設(shè)計(jì)和校驗(yàn)的效率及準(zhǔn)確性，為智能變電站工程的調(diào)試展開(kāi)提供有力的輔助手段。

4 結(jié)論

鑒于當(dāng)前的虛回路設(shè)計(jì)依然主要依靠人工方式單根連接完成，SCD文件的虛回路正確性校驗(yàn)也少有進(jìn)行系統(tǒng)研究，本文提出了一套較為完整的解決方案，不但定義了虛回路模板的具體格式，而且通過(guò)引入中英文分詞技術(shù)和RKR-GST算法解決了模板自動(dòng)創(chuàng)建的問(wèn)題，通過(guò)虛回路模板可以解決自動(dòng)設(shè)計(jì)和校驗(yàn)兩方面問(wèn)題：在進(jìn)行虛回路設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)導(dǎo)入SCD文件根據(jù)IED進(jìn)行模板匹配，可以實(shí)現(xiàn)虛回路的自動(dòng)設(shè)計(jì)；在進(jìn)行SCD正確性校驗(yàn)時(shí)，通過(guò)導(dǎo)入SCD文件，根據(jù)IED和虛回路進(jìn)行模板匹配，可以實(shí)現(xiàn)虛回路的自動(dòng)校驗(yàn)。

實(shí)際工程驗(yàn)證證明：本文方案兼容性強(qiáng)，適應(yīng)各類設(shè)備廠商裝置，可幫助設(shè)計(jì)、調(diào)試、運(yùn)維人員自動(dòng)設(shè)計(jì)和校核虛回路的正確性，保證了SCD文件二次回路的標(biāo)準(zhǔn)化、準(zhǔn)確性，提高了各專業(yè)工種的工作效率。

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