支持智能问答的电能计量互感器检测仿真培训系统

蒋波，景彪，赵悦蓉

（云南电网玉溪供电局，云南玉溪, 653101）

0 引言

电能计量互感器直接影响电力企业和用户经济利益，为此根据相关规定需要定检，但其复杂性对检测人员素质要求较高，通过仿真培训系统可快速、有效提高检测人员水平。

为此，国内学者开展了电能计量互感器及二次回路检测仿真培训系统相应研究并取得一定成果。文献[1]针对目前互感器二次回路窃电方法逐步趋于高科技化和隐蔽化的问题,分析了互感器二次回路在不同故障、窃电情况下的等效模型,提出了一种基于阻抗特性的互感器二次回路状态识别方法.采用谐振检测电路技术,研制了二次回路终端检测装置和互感器二次回路状态巡检仪,结果表明基于该方法研制的装置能够实现互感器二次回路的状态监测;文献2认为从当前的电能计量装置中可以看到,互感器身为整个体系中最不能缺少的一部分,其自身的工作质量也会直接影响到计量装置的应用效果，并主要针对计量用电压互感器现场检验常见超差问题为对象来展开研究,然后针对问题提出相应的解决对策。文献3 从数字化电能表与传统电能表组成差异及通信链路误差影响因素两个方面分析了数字化电能计量系统与传统计量系统的本质区别;研究了点积和算法下丢包误差及补偿方法，并针对现有的数字化电能计量设备实验室检测项目及检测方法单一的问题,在参照现有标准的基础上,提出了包含整体性能检测、模拟实负荷检测及通讯性能检测的数字化电能计量装置多功能试验平台整体方案；文献4设计了针对目前电网公司的装表接电和错误接线培训的简化的硬件电路。主要包括了控制和外部标准信号电路及信号比较电路。外部标准信号相当于定位每个装表接电的正确接线回路的必经点(培训中相应接线回路的起始点)。信号比较电路用于确定接入电能表端子的点与标准信号的哪个点连通。控制器的主要功能是通过控制信号选择开关的通断,来持续寻找匹配或相同的信号,来确定相应接线的起止点,以此来确定外部电能计量装置接线是否正确,及当错误发生时初步判断错误类型。

然而，以上研究中未有效结合历史培训过程及领域专业知识以支撑学员自学。为此，本文介绍了已有的仿真培训系统后，详细说明了智能问答模块匹配算法及问答模块实现方案和流程，最后通过实际使用数据证明了本文所设计智能问答模块的实用性。

1 已有仿真培训系统

1.1 基本组成

电能计量互感器及二次回路检测仿真培训系统由上位机控制系统、分布式仿真系统、虚拟现实仿真系统后台软件、以及以太网网络通信设备组成，各部分主要功能如下：

（1）上位机控制系统包含教学授课投影设备、系统主计算机、电能计量互感器检测实体台等设备，系统主计算机控制整个系统的通信，实现上位机控制系统参数下发、互感器基础知识教学等功能，同时结合分布式仿真系统进行实体的互感器误差校验。

（2）分布式仿真系统由控制台PC、电能计量互感器检测仿真台组成，通过控制器采集各模拟器的接线端子信号，传送至各自的计算机。同时与系统主计算机联网组成一个完整的操作培训和考评系统，当上位机控制系统设置被试互感器变比、极性、误差、负载等参数完毕后，分布式仿真系统计算机通过网络协议接收这些参数，开始进行信号处理与分析，并进行电能计量互感器检测仿真培训，将实际试验接线情况在显示界面上实时显示出来。

虚拟现实仿真系统后台软件主要为教员提供人机交互的主界面，可以让教员选择相应的培训和考核项目。上位机控制系统系统主界面有教员互感器知识讲解、测试电流互感器、测试电压互感器、培训电流互感器、培训电压互感器、考试电流互感器、考试电压互感器等7个功能选择框。

图1 电能计量互感器及二次回路检测仿真培训系统结构框图

1.2 主要技术参数

电能计量互感器及二次回路检测仿真培训系统的主要技术参数为：

（1）工作电源：电压：AC 220V±10%；频率：50Hz±0.5 Hz

（2）工作环境：温度：-10℃～40℃；湿度：<80%（25℃）

（3）百分表准确度：1%，显示范围：1～199%

（4）一次模拟量程电压：10kV、35kV、110kV、220kV

（5）一次模拟电流：5A、7.5A、10A、15A、20A、25A、30A、40A、50A、60A、75A、80A、100A、150A、200A、250A、300A、400A、500A、600A、750A、800A、1000A、1200A、1500A、2000A、3000A.

（6）二次模拟量程：电压：100V， 100V/√3；电流：1、5（A）

（7）试验稳定点 ：电压（%）：20、50、80、100、120 ；电流（%）：1、5、20、100、120

（8）过压过流保护：自动保护

（9）极性错误指示：额定工作电流（电压）的5%以上，误差超过180%时，应有极性指示。

（10）变比错误指示：电流电压互感器负荷箱的相关参数；电流档和电压档都能全自动切换。

2 关键字搜索算法

2.1 关键字搜索算法

关键字搜索实现的主要思路为：

（1）建立等价文字表。根据电力用语习惯，建立等价信息表，比如CT与电流互感器，母与M、II与2、#与号等。

（2）问题匹配。基于等价文字表替换名称中可替换内容，首先用原始问题进行匹配，若找到匹配内容则可结束，否则使用替换表内容继续查找，若所有可能近似信息匹配结束时未找到相关信息，返回无匹配结果等提示。

（3）纠错措施。为防止人为输入错误导致匹配率降低问题，引入中文纠错应用于关键字匹配，考虑中文纠错以相近字及拼音等带来字词错误情况，使用如下算法进行纠错。

a、名字距离相似性

基于距离求两个字符串的相似性，例如：10kV可靠线农家村公变和10kV可控变农家村公变，距离=2；10kV可靠线农家村公变与10kV可靠线农家村公变的距离＝0，有了编辑距离，借助最长前缀匹配设定距离阀值，例如2个字，允许1个字不一样，6个字允许两个字不一样。

b、基于拼音首字母纠错

汉字的输入错误大部分来自同音字。因而可基于全拼和首字母进行纠错，例如必须首字母相同:A系统存在：可控变农家村公变的首字母为kkbnjcg，而B系统存在：可控变那就村公变首字母kkbnjcgb首字母相同，则将认可是相同台账。

图2 关键字实现流程

2.2.2 问答实现

在教员实施培训过程中，需要有效记录和处理产生的数据，即为录音与录屏模块与录音与录屏分块存储模块，实现应答的主要步骤为：

步骤1：通过录音录屏软件记录整个教员培训过程，每个2分钟分块，实现分块存储。

步骤2：将分块中录音内容及系统保存的材料，通过逆向文件频率TF-IDF（term frequency-inverse document frequency）方法提取关键字，如电压互感器、接线、加量、标准、输出等，通过关键字给每块内容添加标签。

步骤3：使用2.1的算法开展关键匹配。

步骤4：响应问题。

学员可根据内容满意度进行评分以提高该模块的性能。评分是0-10区间。0分为应答内容没有任何帮助，1-4分是应答效果较差，5-7分基本满意，8-10为内容较为满意，整改流程如图3所示。

图3 问答流程

3 验证

3.1 服务器配置

为支撑该软件部署，所需服务器配置表1所示,该服务器已部署于某供电局。

表1 服务器配置

3.2 问答模块使用追踪

在本文撰写时，智能应答模块已上线8个月，该模块累计被使用371次，有评分记录328次，其中认为回答内容较为满意的83次，基本满意的178次，效果较差为56次，11次为没有任何帮助。

基于以上说明，79.5%的使用者对该模块给与了肯定，约3%使用者认为模块提供的内容没有帮助，因此可以认为本文设计的模块具有较强的使用价值。

4 结束语

电能计量互感器及二次回路与电力相关企业和用户的经济利益直接相关，为了保证其准确性需要定检，本文在已有的仿真培训系统的基础上，设计了智能问答模块，从而支持学员利用历史数据和行业知识进行自学，最后评分数据证明了该模块的实用性。