基于知識圖譜的啟動方案智能編制技術(shù)研究

徐 磊 關(guān) 開 高鵬飛 曲文星 張亞譜

（內(nèi)蒙古電力〔集團〕有限責(zé)任公司包頭供電局,內(nèi)蒙古 包頭 014030）

近年來隨著電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，上下級電網(wǎng)、同級電網(wǎng)之間的耦合性不斷加強，單一設(shè)備故障可能影響相鄰電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，故障影響范圍會隨著運行方式復(fù)雜度的增加而擴大，目前，應(yīng)對結(jié)構(gòu)單一電網(wǎng)的故障人工處置經(jīng)驗，很難及時應(yīng)對復(fù)雜電網(wǎng)，要保障電網(wǎng)大范圍安全運行，需要快速準(zhǔn)確地處置電網(wǎng)故障。為快速解決電網(wǎng)風(fēng)險或恢復(fù)送電需提供故障處置關(guān)聯(lián)的設(shè)備操作序列，為解決異常開關(guān)動作情況需提供設(shè)備隔離輔助策略，為執(zhí)行檢修計劃需提供設(shè)備動作序列?；谥R圖譜的啟動方案智能編制技術(shù)，可以使電網(wǎng)調(diào)控人員及時準(zhǔn)確進行故障處置，降低人工處置風(fēng)險、防止電網(wǎng)故障范圍擴大[1]。

1 面向電網(wǎng)操作場景的知識圖譜構(gòu)建技術(shù)

構(gòu)建面向電網(wǎng)操作場景的知識圖譜，主要包括以下4個步驟。

（1）收集電網(wǎng)故障處置、異常設(shè)備隔離等電網(wǎng)專業(yè)詞匯，并對這些專業(yè)詞匯進行預(yù)處理，將電網(wǎng)故障處置場景和提取的專業(yè)詞匯進行有機結(jié)合，并確定模型。

（2）利用結(jié)巴分詞工具對電網(wǎng)專業(yè)詞匯進行分詞處理，通過建立電網(wǎng)專業(yè)詞典，提高分詞的準(zhǔn)確性，詞典詞匯均默認(rèn)最大詞頻，進而利用正則表達式識別故障處置知識圖譜的實體和關(guān)系。

（3）將識別出的實體和關(guān)系進行對齊、鏈接、消歧，通過手工維護、相同字符規(guī)則匹配、K-means聚類等多種方式進行實體鏈接，從而形成完整的處置及隔離知識圖譜[2]。

（4）應(yīng)用Neo4j圖數(shù)據(jù)庫存儲實體和關(guān)系，通過Cypher語言進行數(shù)據(jù)查詢,建立面向電網(wǎng)操作場景的知識圖譜。

2 基于推理機的設(shè)備操作序列在線生成技術(shù)

電網(wǎng)操作知識圖譜構(gòu)建之后，需要以推理機的原理為流程指導(dǎo)，調(diào)控規(guī)則推演庫，驅(qū)動知識圖譜形成所需要的目標(biāo)、決策和結(jié)論，過程如圖1所示。

圖1 設(shè)備操作序列推理過程

在推理過程中，采用模式識別的方式進行推理。生成電網(wǎng)操作序列時，輸入一組電網(wǎng)狀態(tài)感知結(jié)果，對應(yīng)得到該操作序列的特征，列舉盡可能多的電網(wǎng)狀態(tài)感知結(jié)果，可得到一個特征集。

所有推理規(guī)則的特征條件集合為：

集合M作為模式識別的輸入，將集合M和集合Q進行最大匹配，其匹配公式為，是將M與Q集合中的特征條件進行逐一匹配，如果匹配出的Q(x)結(jié)果唯一，則選擇匹配到的推理規(guī)則；如果結(jié)果不唯一且有多個，配置對應(yīng)界面引入人工干預(yù)選擇正確的推理規(guī)則；如果匹配結(jié)果為空，配置對應(yīng)界面引入人工干預(yù)設(shè)置新的特征。其流程如圖2所示。使用反饋控制方式處理需選擇的推演規(guī)則庫不唯一的情況，其基本的反饋表達式如式（1）所示。

圖2 模式識別流程圖

式中：x為初始輸入；S為基本輸入所選擇的知識單元；△x為反饋時的輸入；R為反饋時選擇的知識單元，從而共同形成最終的輸出。

系統(tǒng)中的推理機由前端處理器、模式識別器、后端處理器及反饋處理器組成，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 推理機結(jié)構(gòu)圖

前端處理器基于知識圖譜，得到與電網(wǎng)故障有關(guān)的特征值。例如：211開關(guān)轉(zhuǎn)旁代，其基本特征如下：

（1）故障類型為“線路故障”；

（2）特征類型為“220kV重要聯(lián)絡(luò)線”；

（3）該類型的特征值有“221線路、非電纜、間隔無異常、主站無異常、遠(yuǎn)方檢查無異常、站內(nèi)人員安全、站內(nèi)無帶電作業(yè)、無倒塔、無斷線、無攀爬”。

模式識別器對前端處理器形成的基本特征進行判斷，確定后續(xù)設(shè)備操作序列推演所需選擇的知識圖譜。

后端處理按照模式識別器的選擇結(jié)果，調(diào)用電網(wǎng)場景的知識圖譜進行推理。如果現(xiàn)有基本特征不足以支撐進行正確的推理，反饋處理器將參與進來，通過對應(yīng)的人機交互界面引入人工配置，豐富現(xiàn)有基本特征，從而達到能夠正確選擇推理的目標(biāo)。

3 面向線路跳閘的“一鍵送電”技術(shù)

想要保障大范圍電網(wǎng)安全運行，需要快速為故障線路進行送電操作。基于面向電網(wǎng)操作場景的知識圖譜構(gòu)建技術(shù)，通過對線路跳閘處置語料處理、處置文本分詞以及實體和關(guān)系的訓(xùn)練，得到面向線路跳閘的知識圖譜，如圖4所示。

圖4 線路跳閘處置知識圖譜

面向線路跳閘的一鍵送電主要針對發(fā)生線路跳閘事故后，實現(xiàn)線路跳閘故障自動研判、強送/試送條件判定、一鍵生成操作序列、送電操作的自動執(zhí)行等功能[3-4]。其主要業(yè)務(wù)處理流程如圖5所示。

圖5 線路跳閘“一鍵送電”業(yè)務(wù)流程

系統(tǒng)以綜合智能告警模塊發(fā)送的電網(wǎng)故障信號為觸發(fā)，將故障處置預(yù)案作為先驗知識，基于故障文本描述等信息，進入智能決策階段。系統(tǒng)自動匹配線路跳閘處置知識圖譜，通過匹配到的知識圖譜，分析電網(wǎng)狀態(tài)，最終生成處置策略，如圖6所示。

圖6 基于知識圖譜的“一鍵送電”應(yīng)用

處置流程引導(dǎo)至設(shè)備送電后，應(yīng)用自動調(diào)用一鍵成票模塊，成票模塊根據(jù)成票任務(wù)自動匹配線路跳閘知識圖譜，智能生成線路送電操作序列；操作序列執(zhí)行的過程調(diào)用一鍵順控模塊，從而實現(xiàn)線路跳閘的“一鍵送電”。

4 結(jié)論

本文研究了面向電網(wǎng)操作場景的知識圖譜構(gòu)建技術(shù)，在此基礎(chǔ)研究了基于推理機的設(shè)備操作序列在線生成技術(shù)。將以上研究應(yīng)用于面向線路跳閘的“一鍵送電”場景，能夠減輕調(diào)度員進行線路故障處置時的工作量，同時降低人工處置風(fēng)險，為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行提供保障。