Интеграция информационной системы передачи и хранения ремонтных заявок с экспертной системой их режимной проработки

доктор техн. наук

ОАО ВНИИЭ – ЦДУ ЕЭС России

Задача комплексной автоматизации оперативной передачи и проработки ремонтных зая-

âîê. Оперативное планирование ремонтов электроэнергетического оборудования по заявкам от эксплуатационных предприятий является одной из важных задач диспетчерского управления в энергосистемах, энергообъединениях и в ЕЭС России. Оперативная проработка поступающих заявок на вывод оборудования в ремонт или в резерв и на ввод его в работу сопряжена со значительными трудозатратами персонала технологических служб диспетчерских управлений. Автоматизация этого процесса направлена на ускорение обработки заявок, повышение ее качества, снижение затрат руч- ного труда и содействие повышению профессионального уровня специалистов.

Актуальность автоматизации обработки заявок выявлена давно [1 – 3], однако практически эффективное решение было получено не сразу. Зада- ча комплексной автоматизации передачи, сортировки, учета и оперативной технологической проработки заявок решалась поэтапно. На первом этапе независимо друг от друга были разработаны:

система удаленной передачи, сортировки и отображения заявок ЗАЯВКА;

экспертная система оперативной режимной проработки заявок ЭСОРЗ.

Система ЗАЯВКА была разработана в ЦДУ ЕЭС России под руководством А. Б. Жилевич, внедрена и успешно эксплуатируется в ЦДУ ЕЭС, ОДУ Центра и Северо-Запада (эксплуатировалась также в ОДУ Северного Кавказа) для связи с нижестоящими уровнями оперативного управления. Система ЭСОРЗ, разработанная во ВНИИЭ под руководством Ю. Я. Любарского, была апробирована в Службе оптимизации электрических режимов (СОЭлР) ЦДУ ЕЭС России, а затем в ОДУ Центра. Для промышленного внедрения ЭСОРЗ необходимо было обеспечить автоматизированный ввод в нее данных по заявкам из системы ЗАЯВКА и передачу из ЭСОРЗ в систему ЗАЯВКА результатов проработки заявок.

Одна из трудностей сопряжения системы ЗАЯВКА с системой ЭСОРЗ заключалась в существенном различии методов управления базами данных, реализованных в системе ЗАЯВКА, и методов искусственного интеллекта, использованных в

ЭСОРЗ. Поскольку две системы разрабатывались независимо одна от другой, структуры и форматы их данных не были согласованы. При разработке механизма сопряжения необходимо было заново осуществить структурный анализ обрабатываемой информации и выработать более общие структуры данных, которые позволяли бы интерпретировать

данные обеих систем.

Методы интеграции систем ЗАЯВКА и ЭСОРЗ. Системы ЗАЯВКА и ЭСОРЗ функционируют на платформе MS DOS. Первая реализована средствами системы управления базами данных СУБД Clipper, вторая – средствами интеллектуальной инструментальной системы МИМИР. Их объединение, включающее механизм стыковки, полу- чило название АСОРЗ – автоматизированная система обработки ремонтных заявок.

Для сопряжения требовалось обеспечить совместимость структур данных в заявках, передаваемых из системы ЗАЯВКА в ЭСОРЗ, со структурами данных ЭСОРЗ. При этом некоторые поля заявки, имеющие простую структуру, – такие, как вид заявки, ее номер, категория, предприятие-зая- витель, даты начала и окончания заявляемого ремонта и некоторые другие – по существу уже были формализованы. Их форматы и допустимые множества значений в системе ЗАЯВКА поддерживались и контролировались программно. Основная трудность формализации была связана с описанием оборудования, заявленного к выводу в ремонт. В одной заявке может быть указано несколько элементов оборудования, относящихся к разным энергообъектам. Для каждого устройства могут задаваться специальные ограничения (“кратковременно”, “без включения на ночь” и др.). Могут присутствовать различные пояснения, комментарии. Требовалось разработать строго формализованный, поддающийся автоматической обработке и вместе с тем понятный человеку язык адекватного представления этой информации. Разработка формального языка предполагает создание его словаря в базе данных, а также программ для ведения словаря и для его использования. Словарь языка описания оборудования должен содержать названия всех энергообъектов и устройств, какие могут упоминаться в заявках, а также специальные термины типа “кратковременно”, “без вклю-

чения на ночь” и др. Кроме словаря, определяющего лексику языка, необходимо сформулировать грамматические правила, определяющие синтаксис языка.

На терминальных пунктах ввода заявок словарь и грамматика используются при составлении описания выводимого оборудования. В службе, осуществляющей проработку заявок с использованием ЭСОРЗ, словарь и грамматика необходимы для расшифровки описания оборудования и передачи этого описания в ЭСОРЗ.

Совместная работа систем ЗАЯВКА и ЭСОРЗ происходит следующим образом. В пунктах ввода заявок производится заполнение карт заявок при помощи программ системы ЗАЯВКА, в базу данных которой добавлен словарь. Редактор карт заявок модифицирован разработчиками системы ЗАЯВКА таким образом, чтобы обеспечить структурирование описания оборудования в заявке в соответствии с правилами грамматики формального языка.

Заполненная карта заявки преобразуется в формат унифицированного макета для передачи заявок и отправляется по каналам связи в адрес вышестоящего энергопредприятия. На месте получе- ния содержание макета конвертируется снова в формат базы данных ЗАЯВКА и дальше принятая заявка проходит всю технологическую цепочку ее рассмотрения технологическими службами и лицами, принимающими решения. Все эти операции выполняются над всеми заявками, безотносительно к системе ЭСОРЗ. На этапе рассмотрения заявки службой электрических режимов все заявки на линии электропередачи и электротехническое оборудование (автотрансформаторы, секции шин, реакторы, выключатели, трансформаторы напряжения) обрабатываются программой расшифровки описания оборудования и конвертируются в фор-

мат входного интерфейсного файла для последующего ввода в ЭСОРЗ.

Заявка, находящаяся во входном интерфейсном файле, вводится в базу данных ЭСОРЗ по команде технолога. База данных ЭСОРЗ содержит описание топологии электрической сети, данные о состоянии выключателей и оборудования, а также массив разрешенных и действующих заявок. При помощи ЭСОРЗ специалист по электрическим режимам осуществляет в режиме диалога анализ (проработку) заявки. ЭСОРЗ сопоставляет обрабатываемую заявку с режимными инструкциями, а также с текущим и прогнозируемым (с учетом других, уже разрешенных заявок) состоянием оборудования. Как результат проработки ЭСОРЗ выводит в выходной интерфейсный файл режимные указания по заявке, а также сообщает технологу дополнительную информацию (например, о положении выключателей в сети) для принятия решения. Режимные указания формируются системой ЭСОРЗ в компактном, логически структурированном виде, удобном для технолога (ðèñ. 1), и пересылаются в базу данных системы ЗАЯВКА. Сохраняется также возможность режимной проработки заявки “вручную”, без использования ЭСОРЗ.

После проработки заявки технологическими службами и согласования ее со смежными и вышестоящими энергопредприятиями решение по заявке утверждается главным диспетчером или его заместителем. Принятое по заявке решение (“разрешить”, “отказать”, “открыть”, “продлить” и др.) вводится в базу данных ЭСОРЗ для обеспечения правильности проработки следующих заявок с учетом прогнозируемого состояния оборудования.

Программный интерфейс систем ЗАЯВКА и ЭСОРЗ, включая словарную подсистему, разработала М. Г. Даниелян.

Формализация языка описания оборудования в заявках. Формализация языка описания

оборудования в заявках основана на методах структурной лингвистики [4, 5]. Она осуществлялась путем уточнения лексики и грамматики языка. Лексика (множество лексем) языка описания оборудования в заявках – это названия объектов (электростанций и подстанций) и устройств (ВЛ, автотрансформаторов, секций шин, реакторов, выключателей, трансформаторов напряжения), а также небольшое число специальных терминов – “кратковременно”, “без включения на ночь”, “с присоединением” и др. К лексике можно отнести также разделители – знаки препинания. Грамматика языка определяет допустимые сочетания разных типов лексем. В поле описания оборудования может быть помещена также неформализованная пояснительная информация (комментарий), не требующая ввода в ЭСОРЗ. Она отделяется от формализованного текста специальным разделителем.

Словарь языка описания оборудования состоит из пяти разделов: энергообъекты, ВЛ, оборудование по энергообъектам, ключевые слова, разделители. В словарь включаются диспетчерские наименования энергообъектов и оборудования, а также варианты диспетчерских наименований – синонимы. Наименования ВЛ вводятся как в раздел ВЛ, так и в раздел оборудования по энергообъектам. Это вызвано тем, что название линии в заявке может быть введено без указания объектов, с которыми эта линия связана, а связи линий с объектами определены в ЭСОРЗ. Каждая запись о наименовании энергообъекта или оборудования в словаре содержит ссылку на описание соответствующего энергообъекта или оборудования в базе данных ЭСОРЗ.

Для формализации грамматики языка описания оборудования разработчиками был проанализирован массив из нескольких сотен реальных заявок с целью выявления основных правил, факти- чески применяемых на практике составителями заявок. Выявленные грамматические правила определили стандарт заполнения поля описания оборудования в заявках. Этот стандарт поддерживается программными модулями интегрированной системы АСОРЗ. В усовершенствованном редакторе карт заявок правила грамматики используются при заполнении поля описания оборудования на терминальном пункте первичного ввода заявок. В диспетчерском управлении, осуществляющем проработку заявок, грамматические правила используются в модуле расшифровки поля описания оборудования перед вводом принятой заявки в ЭСОРЗ.

Основные грамматические правила языка описания оборудования в заявках следующие:

после наименования энергообъекта ставится двоеточие, за которым следует перечисление наименований оборудования через запятую;

ПС МИХАЙЛОВСКАЯ: АТ-2 500/220, 2 СЕК II СШ 500 (КРАТКОВРЕМ) \НА 1 ЧАС 30 МИН *

Рис. 2. Пример формализованного описания оборудования в заявке

список оборудования по одному энергообъекту заканчивается точкой с запятой, если за ним следует описание другого энергообъекта и его оборудования;

названия ВЛ, для которых не указаны энергообъекты, отделяются точкой с запятой;

ключевые слова заключаются в круглые скобки; комментарий помещается в конце поля описания оборудования и отделяется от формализованного текста обратной косой чертой; конец описа-

ния указывается знаком *.

Пример заполнения поля описания оборудования в заявке показан на ðèñ. 2.

Программа-редактор поля описания оборудования позволяет составителю заявки выбирать из соответствующих разделов электронного словаря названия объектов и устройств, а также ключевые слова и разделители. За счет этого исключается возможность появления в заявке ошибочных названий объектов и оборудования. Редактор автоматически расставляет знаки препинания там, где они заведомо необходимы. Это уменьшает вероят-

ность синтаксических ошибок.

Опыт внедрения и эксплуатации АСОРЗ. Итоги и перспективы. Внедрение системы

АСОРЗ началось в 1996 г. на передаче заявок из МЭС Центра в ОДУ Центра. На этапе ее опытной эксплуатации ряд усовершенствований внесли специалисты Службы оптимизации электрических режимов (СОЭлР) ОДУ Центра М. М. Мартыненко, О. В. Черкасова, Т. В. Канаева. С 1998 г. система введена в промышленную эксплуатацию в ОДУ Центра для оборудования 750 – 500 – 330 кВ и ча- стично 220 кВ и работает по настоящее время. Создана база данных словаря АСОРЗ по объектам и оборудованию ОЭС Центра, включающая 70 объектов и около 2000 элементов оборудования.

Заявки, поступающие от подстанций МЭС Центра в диспетчерскую службу МЭС Центра по телефонной связи, вводятся там в формализованном виде в базу данных системы ЗАЯВКА. Затем они передаются диспетчеру ОДУ Центра, который передает их для рассмотрения в технологические службы. Служба оптимизации электрических режимов производит проработку заявок при помощи ЭСОРЗ. Формализованный ввод заявок, направляемых в ОДУ Центра, внедрен также в энергосистемах ОЭС Центра.

Разработанный в АСОРЗ стандарт формализованного описания оборудования в заявках с 1998 г. внедряется на предприятиях Мосэнерго. К настоящему времени он внедрен на большинстве ПЭС Мосэнерго. Заявки, поступающие в Мосэнерго из

ПЭС, подвергаются проработке вручную по оперативному состоянию оборудования, и после ввода в

них оперативных указаний пересылаются далее в ОДУ Центра для режимной проработки с использованием ЭСОРЗ.

Успешный опыт интеграции системы ЗАЯВКА с системой ЭСОРЗ и практической эксплуатации интегрированной системы в течение ряда лет в ОЭС Центра служит убедительным примером эффективности применения методов искусственного интеллекта в сложных информационно-управляю- щих системах электроэнергетики.

Полный цикл разработки и внедрения в промышленную эксплуатацию всех составляющих комплекса АСОРЗ, включавший ряд этапов, начи- ная с постановки задач, занял немало лет, и поэтому сегодня промышленно функционирует программное обеспечение АСОРЗ на платформе MS DOS. Накопленный опыт позволяет осуществить интеграцию версий на платформе Windows систем ЗАЯВКА и ЭСОРЗ.

Помимо перехода на платформу Windows проблема автоматизации проработки оперативных ремонтных заявок заключает ряд других нереализованных перспектив, в том числе:

подключение к системе ЗАЯВКА экспертных систем СЭЗАР и ЭСКАН для проработки заявок на вывод релейных защит и каналов связи;

расширение географии внедрения АСОРЗ, в том числе на ЦДУ ЕЭС;

интеграция словарной подсистемы АСОРЗ с базами данных по оборудованию энергопредприятий разных уровней.

Список литературы

1.Экспертная система оперативного рассмотрения ремонтных заявок для АСДУ энергообъединениями / Любарский Ю. Я., Портной М. Г., Рабинович Р. С. и др. – Электричество, 1991, ¹ 2.

2.Интеллектуальные системы для оперативного управления

âэнергообъединениях / Дьяков А. Ф., Любарский Ю. Я.,

Моршин Ю. И. и др. М.: Издательство МЭИ, 1995.

3.Жаркин В. Ф., Любарский Ю. Я. Автоматизированная система обработки ремонтных заявок. – Вестник ВНИИЭ-97. М.: ЭНАС, 1997.

4.Гладкий А. В., Мельчук И. А. Элементы математической лингвистики. М.: Наука, 1969.

5.Касевич В. Б. Элементы общей лингвистики. М.: Наука, 1977.