一种基于专家规则库的变电站一键顺控全过程操作状态防误校验方法及系统与流程

本发明涉及一种变电站设备一键顺控系统及方法，尤其涉及一种基于专家规则库的变电站一键顺控全过程操作状态防误校验方法及系统。

背景技术：

1、一键顺控凭借操作效率高、减少人为操作失误等突出优势，在变电站运维中得以广泛应用，大幅缩短了停电时间，降低了经济损失，提高了电网运维水平。然而，伴随一键顺控功能的大规模应用，控制安全压力日益增大。一键顺控将原本由人工分散判断和控制的操作环节高度集成并自动化执行，这表明任何防护漏洞都可能引发连锁性误操作，带来潜在的重大安全事故风险。针对一键顺控操作过程的安全防护需求，目前行业已开展一定的技术探索，但现有的安全防护机制仍存在显著不足，具体存在以下问题：

2、1.当前一键顺控采用防误方式主要是监控主机内嵌防误逻辑，外设独立智能防误主机的双校验方案，虽然能提升防误可靠性，但监控主机与智能防误主机之间数据一致性问题，增加了两套系统的运维复杂度与负担；同时两套系统间的数据交互增加了变电站信息网络安全风险；此外，增设独立智能防误主机也显著提高了一键顺控系统的建设费用。

3、2.现有防误机制主要针对断路器、隔离开关、接地刀闸等一次设备进行逻辑校核，对二次设备（如软压板、硬压板、空气开关、切换把手等）的约束缺乏有效校核手段。而实际运行中，一次设备误操作可能引起二次设备误动或误跳，二次设备误操作也可能导致一次设备误动或误跳，这种一次、二次设备防护不均衡的问题，无法为一键顺控这种高度自动化的应用提供全面防护需要。

4、3.在现有变电站一键顺控操作过程中，防误校核功能常被设计成顺控系统的一个附属模块，仅在操作前或个别关键节点（如遥控指令发出瞬间）进行单次逻辑判断，呈现出节点化、片段化和辅助化的特点。在这种模式下，防误校核就像顺控流程中的“孤岛”，一旦该节点校核通过，后续操作便缺乏持续、动态的安全监督，形成了明显的防护空白。随着一键顺控向集控端延伸、操作序列愈发复杂，这种单一节点的防误机制已难以应对操作过程中设备状态突变、通信瞬断、人为越权等复杂风险，极易埋下安全隐患。

5、4.现有方法未能充分挖掘一次设备与二次设备之间的内在运行约束规则，缺少基于专家知识构建的设备状态断面关联关系模型作为安全防误的手段。尤其是在操作过程中，一次设备状态改变前后，二次设备应处的状态断面（如压板投退、把手位置等）及二次设备状态改变前后，一次设备应处的状态断面缺乏自动化的关联关系校验，容易因状态不匹配导致误操作。

技术实现思路

1、发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于专家规则库的变电站一键顺控全过程操作状态防误校验方法及系统，能够对一键顺控操作流程进行实时监控，实现一键顺控从任务生成、预演、执行到结束全流程的防误校验。

2、技术方案：本发明所采用的技术方案是一种基于专家规则库的变电站一键顺控全过程操作状态防误校验方法，包括：

3、根据一键顺控具体流程，建立不同的操作状态防误校验子流程，并以此设置不同的防误校验推理逻辑，得到多维度逻辑校验策略；在各子流程的预设操作节点处生成一键顺控中的防误请求信息；

4、根据当前防误请求信息，从多维度逻辑校验策略中选择相应的防误校验推理逻辑；根据采集的设备实时状态断面、所述一键顺控防误请求信息和所述防误校验推理逻辑，通过专家规则库判断操作是否满足规则，对一键顺控操作全流程进行实时防误校验；

5、所述防误请求信息包括但不限于设备唯一性标识id，设备操作的目标状态，顺控票流程状态；

6、所述专家规则库，包括状态专家规则库和常规专家规则库；所述状态专家规则库包括但不限于：间隔设备态与该间隔设备态下一次设备、二次设备、量测数据的映射关系；一次设备操作前、后状态与其他一次设备实时状态断面映射关系，一次设备操作前、后状态与二次设备实时状态断面映射关系；二次设备操作前、后状态与其他二次设备实时状态断面映射关系，二次设备操作前、后与一次设备实时状态断面映射关系。

7、根据一键顺控具体流程，将一键顺控操作状态防误校验分为任务生成、预演、执行和结束四个阶段；

8、各阶段对应不同内容的防误请求信息：

9、顺控票生成阶段，防误请求信息包括：顺控票的源态、目标态、顺控操作间隔唯一标识id；以当前实时状态断面为基础，根据当前防误请求信息对间隔设备从源态到目标态的顺控转换预模拟判断是否满足规则库要求，如果满足，则生成顺控任务；

10、顺控预演阶段，防误请求信息包括：顺控票的流程状态，顺控票唯一标识，顺控步骤关联设备唯一性标识id，顺控步骤关联设备的操作目标状态；以模拟状态断面数据为基础，根据当前防误请求信息进行模拟操作判断是否满足规则库要求，校验结果是否满足规则库要求，如果满足，则完成顺控票预演；

11、顺控执行阶段，防误请求信息包括：顺控票的流程状态，顺控票唯一标识，顺控步骤关联设备唯一性标识id，顺控步骤关联设备的操作目标状态；以实时状态断面数据为基础，根据当前防误请求信息进行预操作判断是否满足规则库要求，如果满足要求，则执行顺控操作；

12、顺控结束阶段，防误请求信息包括顺控票的源态、目标态、顺控操作间隔唯一标识id；以当前实时状态断面为基础，根据当前防误请求信息对间隔设备当前状态判断是否满足规则要求，如果满足，则顺控任务成功结束。

13、通过专家规则库判断操作是否满足规则，包括：

14、提取防误请求信息文本中的实体关系、动作逻辑及约束条件，通过语义推理模型从专家规则库的一次设备态、二次设备态关系模型里模式匹配检索出符合条件的规则，实现一键顺控操作与状态专家规则库信息匹配；

15、判断一键顺控操作是否满足匹配到的规则。

16、针对任务生成阶段的操作状态防误校验推理逻辑包括以下步骤：

17、（1）根据初始顺控票，提取顺控任务的初始态和目标态，顺控任务间隔；

18、（2）根据当前实时状态断面数据，通过推理机推理判断专家规则库中预设的源态、源态对应一次设备状态、二次设备状态、量测值是否满足；

19、（3）复制当前实时状态断面作为后续顺控预演模拟断面，结束顺控任务生成流程。

20、针对预演阶段的操作状态防误校验推理逻辑包括以下步骤：

21、（1）对顺控票单个操作步骤，提取设备信息、设备操作信息；

22、（2）基于设备的模拟状态断面数据通过推理机推理判断预演设备模拟操作前状态是否满足专家规则库的条件规则；

23、（3）满足则模拟操作当前的顺控票步骤，并按照顺控票的执行顺序返回步骤1进行下一个顺控票步骤的预演；

24、（4）预演完成顺控票，基于设备的模拟状态断面数据通过推理机推理判断顺控票预演结束的设备虚拟状态是否满足专家规则库的条件规则；

25、（5）提取顺控任务源态和目标态，则顺控预演流程结束。

26、针对执行阶段的操作状态防误校验推理逻辑包括：

27、（1）对顺控票单个操作步骤，提取设备信息、设备操作信息；

28、（2）基于设备的实时状态断面数据，通过推理机推理判断设备执行前状态是否满足专家规则库的条件规则；

29、（3）满足则遥控执行当前的顺控票步骤；

30、（4）基于设备的实时状态断面数据，通过推理机推理判断设备执行后状态是否满足专家规则库的条件规则；

31、（5）按照顺控票的执行顺序返回步骤1执行下一个顺控票步骤；

32、（6）执行完成顺控票，提取顺控任务源态和目标态；

33、（7）基于设备的实时状态断面数据，通过推理机推理判断顺控票结束后的设备状态是否满足专家规则库的条件规则；

34、（8）待顺控票所有步骤顺控结束，通过推理机推理判断顺控票结束后的设备状态是否满足专家规则库的条件规则，满足，则顺控执行流程结束；不满足，则触发告警，暂停并终止顺控流程。

35、针对结束子过程的防误校验推理逻辑包括：顺控票执行结束阶段，顺控票中所有步骤顺控结束，提取顺控票目标态，以当前实时状态断面数据为基础，通过推理机推理判断顺控票的目标状态满足专家规则的条件规则，满足，则顺控票顺控流程结束；不满足，则触发防误告警，并终止顺控流程。

36、本发明提出一种基于专家规则库的变电站一键顺控全过程操作状态防误校验系统，包括：

37、防误请求单元，作为操作状态防误校验流程的发起端，用于在各操作状态防误校验子流程的预设操作节点处生成一键顺控中的防误请求信息；

38、数据断面仓储单元，存储用于顺控预演的模拟断面以及用于顺控成票、执行的实时断面；根据防误请求信息，选择相应的断面数据，作为后续防误校验单元进行推理判断的依据；所述防误请求信息包括但不限于设备唯一性标识id，设备操作的目标状态，顺控票流程状态；

39、防误校验单元，根据当前防误请求信息，从多维度逻辑校验策略中选择相应的防误校验推理逻辑；根据采集的设备实时状态断面、所述一键顺控防误请求信息和所述防误校验推理逻辑，通过专家规则库判断操作是否满足规则，对一键顺控操作全流程进行实时防误校验；

40、专家规则库单元，用于存储一键顺控全流程操作状态安全防误的校核依据；所述专家规则库包括状态专家规则库和常规专家规则库；所述状态专家规则库包括但不限于：间隔设备态与该间隔设备态下一次设备、二次设备、量测数据的映射关系；一次设备操作前、后状态与其他一次设备实时状态断面映射关系，一次设备操作前、后状态与二次设备实时状态断面映射关系；二次设备操作前、后状态与其他二次设备实时状态断面映射关系，二次设备操作前、后与一次设备实时状态断面映射关系；

41、结果返回单元，用于返回防误校验单元推理结果数据。一键顺控各子过程根据返回的结果数据给出告警提示，及判断是否继续顺控流程。

42、所述专家规则库单元包括：依据现场一次设备、二次设备实际遥控安全要求，对一次设备、二次设备进行建模，确定一次设备可遥控操作时，对应一次设备、二次设备的实际状态，以及二次设备可遥控操作时，对应一次设备、二次设备的实际状态。

43、有益效果：相比于现有技术，本发明具有以下优点：1）实现了一、二次设备联合、协同防误，弥补传统防误短板。构建一次设备态定义、二次设备态定义及两者关联关系模型的专家规则库，构建一次设备、二次设备操作前、操作后关系模型专家规则库，传统防误系统侧重一次设备、忽视二次设备（软压板、空开、把手等）的局限，实现了一次设备与二次设备状态的统一建模与联合约束，有效防止因二次设备状态不当引发的一次设备误动或二次设备误跳，显著提升顺控操作的整体安全性。2）推理机根据防误请求类型自动选择推理逻辑（设备态语义推理、虚拟状态推理、操作前/后条件推理、目标态推理），基于断面数据与规则库进行快速模式匹配，将人工防误判断转化为自动化、标准化的规则匹配，大幅减少了人为干预需求，使顺控操作响应更快、执行更流畅。预演阶段的模拟断面机制允许在不影响实际设备的情况下提前验证操作序列，进一步提升了操作效率与一次成功率。3）规则库采用结构化、可推理的语义形式（类json/xml），规则内容明确（如“跳闸压板投入前置条件：断路器=分且刀闸=分”）；推理机根据请求可返回具体违反的规则信息。当校验不通过时，系统能够清晰指出违反的规则及所需状态，便于运维人员快速定位问题并调整操作或规则。规则库支持动态增删改，无需修改底层代码，可维护性强，能适应不同变电站的差异化配置及运行规程变化，增强了防误校验的可解释性与可维护性。4）预演阶段复制实时断面作为模拟断面，所有模拟操作仅修改模拟断面，保证预演操作不影响实际设备状态，同时模拟断面与实时断面结构一致，推理逻辑可复用。执行阶段基于实时断面校验，每次操作后重新获取实时断面，确保校验依据始终为最新、最准确的设备状态，避免因状态滞后导致的误判。实时数据断面与模拟数据断面，提升了断面状态管理的一致性与灵活性。5）实现了一键顺控全流程动态防误校验。按一键顺控的任务生成、预演、执行、顺控结束四阶段分类处理防误请求，实现了从任务生成、预演模拟、指令执行、结果确认的全过程闭环防误，每个环节均实时校验设备状态与规则库的一致性，克服了传统方法仅能在操作前单次校验的不足，使防误覆盖顺控操作的全生命周期。

44、本发明基于专家规则库，构建一次设备状态与二次设备状态的实时状态断面关系模型、一次设备操作前后与二次设备实时状态断面关系模型、二次设备操作前后与一次设备实时状态断面关系模型，进而建立一键顺控状态专家规则库。借助语义推理中间件，达成一键顺控操作与状态专家规则库全过程信息匹配机制。基于实时状态采集技术和多维度逻辑校验策略，对一键顺控操作流程进行实时监控，实现一键顺控从任务生成、预演、执行到结束全流程的防误校验。现场实际应用显示，在不影响现有一键顺控功能、不额外增加建设费用的情况下，通过少量数据维护操作，能有效提升顺控操作的安全性和可靠性。