一种基于语义网的智能变电站运维系统的知识库建模方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于语义网的智能变电站运维系统的知识库建模方法：首先，建立基于语义网变电站运维系统建模的理论基础；其次，借鉴本体和语义网的概念和思路，结合IEC61850‑6标准中SCL对对象模型的要求，分析各一次设备、二次设备和通信设备间的基本结构和逻辑框架，建立基于语义网变电站运维专家系统建模的模型基础；而后，结合IEC61850‑6标准和语义网特性，从智能变电站设备配置、IED配置和通信配置三个层面设计合理的运维系统知识库模型；最后，基于CLIPS平台对相关模型进行验证。其优点是：利用语义网使知识库的构造更加体系化，提高知识库不同概念之间的逻辑性和统一性，从而达到提高系统知识库扩展性和规则库规则复用率的目的。

A knowledge base modeling method for intelligent substation operation and maintenance system based on Semantic Web

The invention discloses a knowledge base modeling method of intelligent substation operation and maintenance system based on Semantic Web: first, to establish a theoretical basis for modeling the semantic web based on the substation operation and maintenance system; secondly, based on the concept and idea of ontology and the semantic web, with IEC61850 6 standard SCL requirements on the object model, analysis of the basic structure and logic the framework of the primary equipment, two equipment and communication equipment, the establishment of modeling semantic web based expert system model based on the substation operation; then, combined with the characteristics of IEC61850 6 standards and semantic web, knowledge base model of operation system of substation three aspects of equipment configuration, IED configuration and communication configuration from the intelligent design is reasonable finally, the CLIPS platform; verify the model based on. The advantages are: the structure of knowledge base system using semantic network, improve the knowledge base between different concepts of logic and consistency, so as to improve the knowledge base of the system expansion rules and rules to reuse.

【技术实现步骤摘要】
一种基于语义网的智能变电站运维系统的知识库建模方法
本专利技术涉及一种基于语义网的智能变电站运维系统的知识库建模方法。
技术介绍
随着国家电网公司智能电网战略的推进，截止2015年底已有约5182座智能变电站投入运行。智能变电站的二次系统全部被封装在配置描述文件(SubstationConfigurationDescription,SCD)中，因此给变电站的运行维护带来了很大的困难。早在2011年和2012年就有学者提出使用专家系统的方法对智能变电站的运维工作进行辅助，指导和帮助运行人员快速针对事故和异常做出准确判断，从而提高变电站运行管理水平和可靠性。与传统变电站不同，智能变电站的系统架构发生了重大变革。站内设备更加多样，保护功能的实现依赖于多个设备共同作用。尤其对于高电压等级的变电站，保护采用双重配置，更增加了设备种类。作为对高压一次设备进行保护的二次设备，如果发生故障将使一次设备失去保护和控制，继而对接入系统的安全稳定运行产生威胁，这对变电站运维辅助决策专家系统提出了巨大的需求和挑战。近10年来，人工智能技术在知识表达方面的发展，特别是本体理论及语义网技术的进步，为智能变电站辅助决策专家系统知识库的建模提供了新的思路。智能语义网，最早应用于网络搜索问题，用于对网络中纷繁复杂的语言描述进行合理的模型构造，从而便于机器理解和搜索。也有学者提出，将语义网应用于智能电网广义数据管理模型中，以解决广义数据类型多、结构复杂的问题，兼具良好的拓展性。现实中，智能变电站的设备信息同样具备设备数量大、关联关系复杂的问题，且对模型的可扩展性具有较高要求。若运用对各类设备直接建模的方式，难免造成知识库知识结构混乱、相似设备类型间相似性不明确；规则库各规则只针对特定种类设备，通用性不强、过于繁杂等问题。因此，有必要借鉴本体和语义网的概念和思路对智能变电站辅助决策专家系统知识库进行建模。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于语义网的智能变电站运维系统的知识库建模方法，旨在利用语义网使知识库的构造更加体系化，提高知识库不同概念之间的逻辑性和统一性，从而达到提高专家系统知识库扩展性和规则库规则复用率的目的。为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于语义网的智能变电站运维系统的知识库建模方法，其特征是，包含以下步骤：S1、根据语义网的概念与功能确定智能变电站运维系统知识库建模思路；S2、提取变电站自动化系统IEC61850-6标准中的SCL对象模型的基本结构和逻辑框架；S3、根据语义网中的类继承、属性继承概念从SCL对象模型中的智能变电站设备配置、IED配置和通信配置三个层面设计智能变电站运维系统知识库模型。上述的基于语义网的智能变电站运维系统的知识库建模方法，其中，步骤S3以后还包含：S4、运用CLIPS平台对步骤S3获得的智能变电站运维系统知识库模型进行测试，检验智能变电站运维系统知识库模型不同类型类与属性之间的逻辑性和统一性，验证智能变电站运维系统知识库扩展性和规则库规则复用率。上述的基于语义网的智能变电站运维系统的知识库建模方法，其中：所述的步骤S2中的智能变电站设备配置、IED配置和通信配置模型分别根据IEC61850-6标准中规定的SCL对象模型的变电站一次设备、变电站二次描述和通信模块来建立。上述的基于语义网的智能变电站运维系统的知识库建模方法，其中，所述的步骤S3中：对智能变电站设备配置进行建模时，将变电站一次设备的公共属性置于一基类中。上述的基于语义网的智能变电站运维系统的知识库建模方法，其中，所述的步骤S3中：对IED配置进行建模时，突出变电站一次设备、变电站二次设备连接关系和二次系统与通信模块的连接关系。上述的基于语义网的智能变电站运维系统的知识库建模方法，其中，所述的步骤S3中：IED配置的逻辑节点与变电站一次设备之间的关系采用继承方法实现。上述的基于语义网的智能变电站运维系统的知识库建模方法，其中，所述的步骤S4中：运用CLIPS平台对实例化部分变电站真实设备的步骤S3的智能变电站运维系统知识库模型进行测试。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、与传统建模方法相比本方法引入了语义网概念，该技术具有智能评估能力，能够更好地描述语义信息之间的联系，能够有效提升变电站运维效率；2、通过建立专家知识库，使得智能变电站中对象间的关系展现更为直观且易于理解，能够辅助知识交互及运维决策。附图说明图1是本专利技术的建模方法流程图；图2是本专利技术的IEC61850-6SCL对象模型示意图；图3是本专利技术的智能变电站设备配置模块模型示意图；图4是本专利技术的IED配置模块模型示意图；图5是本专利技术的通信配置模块模型示意图；图6是本专利技术一实施例中基于语义网模型的运维系统的示例框架；图7是图6的基于本专利技术的基于语义网模型的运维系统的示例实现。具体实施方式以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本专利技术做进一步阐述。如图1所示，本专利技术公开了一种基于语义网的智能变电站运维系统的知识库建模方法，具体步骤如下：S1：对语义网的基本概念与功能进行分析，确定智能变电站辅助决策专家系统知识库建模的思路；S2：对IEC61850-6标准中的SCL对象模型进行分析，提取本体模型(即SCL对象模型)的基本结构和逻辑框架(指变电站的全站设备配置、IED配置以及通信配置)；S3：借鉴语义网中关于类继承、属性继承的概念，从智能变电站设备配置、IED配置和通信配置三个层面设计运维系统知识库模型；S4：应用CLIPS平台对运维系统知识库模型(即智能变电站设备配置模型、IED配置模型、通信配置模型)进行测试，检验知识库不同类型与属性之间的逻辑性和统一性，验证专家系统知识库模型的扩展性和规则库规则复用率。较佳的，在步骤S3中模型和规则的基础上，实例化部分变电站真实设备，并基于CLIPS建立仿真测试系统，来对模型的有效性进行测试；目前，知识库系统中一般采用的是“事实-概念-规则”所表示的三级知识体系：事实处于最底层，是对象、符号和事件之间的各种关系之集合。事实可用语句、链表、二维表、树图、框图和文本等数据结构表示。概念处于第二层，是关于具有共同属性的一组对象、事件或符号的知识，包括例子集合、模型和复杂的元素，可以具体或抽象地刻画、定义某一对象类的一般特征，也可以高层或低层表示具有层次结构的一组概念的集合。规则处于第三层，是一组操作和步骤，用于完成某一目标，解决某一问题或产生某种结果。本步骤S4中的不同类型类与属性就是上述的第二层，指不同组对象、事件或符号的知识。所述的步骤S2中IEC61850-6标准中SCL对象模型如附图2所示，该模型包含变电站一次设备(Function/substationstructure)、变电站二次描述(Product/IEDstructure)及通信模块(Commmunicationstructure)三个基本方面。变电站一次设备部分包括涉及功能的变电设备(动作设备)，以及它们在线路层次上的连接关系(拓扑关系)，以及设备和功能的说明。变电站二次描述包括所有二次相关对象类型，如IED和逻辑节点(LNode)的实现。通信部分则包含与通信相关的对象类型，如子网(Subnetwork)和通信接入点(AccessPoint)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于语义网的智能变电站运维系统的知识库建模方法，其特征在于，包含以下步骤：S1、根据语义网的概念与功能确定智能变电站运维系统知识库建模思路；S2、提取变电站自动化系统IEC61850‑6标准中的SCL对象模型的基本结构和逻辑框架；S3、根据语义网中的类继承、属性继承概念从SCL对象模型中的智能变电站设备配置、IED配置和通信配置三个层面设计智能变电站运维系统知识库模型。

【技术特征摘要】
1.一种基于语义网的智能变电站运维系统的知识库建模方法，其特征在于，包含以下步骤：S1、根据语义网的概念与功能确定智能变电站运维系统知识库建模思路；S2、提取变电站自动化系统IEC61850-6标准中的SCL对象模型的基本结构和逻辑框架；S3、根据语义网中的类继承、属性继承概念从SCL对象模型中的智能变电站设备配置、IED配置和通信配置三个层面设计智能变电站运维系统知识库模型。2.如权利要求1所述的基于语义网的智能变电站运维系统的知识库建模方法，其特征在于，步骤S3以后还包含：S4、运用CLIPS平台对步骤S3获得的智能变电站运维系统知识库模型进行测试，检验智能变电站运维系统知识库模型不同类型类与属性之间的逻辑性和统一性，验证智能变电站运维系统知识库扩展性和规则库规则复用率。3.如权利要求1所述的基于语义网的智能变电站运维系统的知识库建模方法，其特征在于：所述的步骤S2中的智能变电站设备配置、IED配置和通信配置模型分...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋杰，周健，鲍伟，沈冰，潘爱强，曾平，周德生，邹晓峰，徐洁，朱奕帆，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，华东电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31