（电力系统及其自动化专业论文）地区电网继电保护运行决策专家系统的研究.pdf

华北电力大学硕士学位论文 声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文地区电网继电保护运行决策专家系统 的研究，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和 取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学 位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：色盔； 日 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为 目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学 位论文的全部或部分内容。 【涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名： 日期： 导师签名： 日 期：2 2 12 ：巧 曼 华北电力大学硕士学位论文 1 1 课题目的及其意义 第一章引言 决策是人们为了达到某一种目的而进行的有意识的、有选择的行动。在一定人 力、设备、材料、技术、资金和时间因素的制约下，人们为了实现特定的目标，而 从多种可供选择的策略中做出决断，以求获得满意效果的过程就是决策的过程。早 期的决策主要是决策者依靠自身的经验和知识，根据对外界信息的分析综合做出判 断，其决策的正确性、及时性均受到很大制约。现在决策已成为- - f 科学。决策在 管理科学中占有重要的地位，甚至有的学者认为管理就是由一连串决策构成的，管 理就是决策。 电力工业作为基础产业，在国民经济的发展中具有重要作用。随着科学技术的 发展，电力行业的各部门将现代计算机技术，信息技术运用到生产管理中，形成了 一系列各具特色的管理系统或者生产辅助系统，如设备管理系统，电量计费系统， 电缆在线检测系统，调度自动化系统，变电站管理系统等。这些新技术的采用，在 生产运行和生产管理工作中发挥了巨大的作用 继电保护和安全自动装置是电网安全稳定运行和可靠供电的重要保障措施，继 电保护专业是保障电网安全稳定的重要技术专业之一。电网运行过程中，系统结构， 运行方式等受诸多因素影响而经常发生变化，保护方案也要随之改变。调度员下发 调度命令时，常常要向保护专责询问相关保护规程，核查调度方案中的相关保护内 容( 保护方案) ；同时，继电保护工作人员需要经常查阅 。 4 对于通过外键与根表建立联系的表的主键列，如果没有作为外镶关联到其它的 表，则将这些列映射为新的元索，作为该表既素的子元豢。 壅如2 圭要实髂攒蹩及关系表 将其按照以上规则谶行转换，所得对象树绪果如图4 3 所示： 华北电力大学硕士学位论文 图4 - 3 由已生成的对象树生成x m l 文档，仅需将根对象作为x m l 的根元素，将根元素的 子对象作为根元素的子元素，直到包含所有对象即可。转换后所得文档结构如下： a 0 0 1l 0 0 0 7 保高一线 高碑店小区 高碑店站 w x b - ll a 0 0 1 l o 0 0 7 l 0 9 w 0 l l 纵联距离保护 w x b - 1l a 0 0 1 l o 0 0 7 l 0 2 w 0 1 l 距离保护 2 1 华北电力大学颁士学位论文 s t a t i o n c o n d i t i o n s c h e m e r u l e 搿以看出转换惩褥裂豹x m l 文档结构姆数据痒孛的掌段结构完袅一样，这榉傲 静爵的是为知识元的解析提供一个统一的数据格式。x m l 文档类型定义( d t d ) 如 下所牙寻。 4 3 2 辩i 识元的解桥 华北电力大学硕士学位论文 采用开放源码的数据绑定框架q u i c k l 3 6 1 将生成的x m l 数据表文档转换成j a v a 数据，这是一个多步骤的过程： 1 1 由x m l 文档的d t d 创建q d m l 格式文件 2 1 由q d m l 格式文件创建q j m l 格式文件 3 ) 由q j m l 格式文件创建q i m l 格式文件 4 ) 使用q i m l 将j a v a 映射到x m l 并再次映射回来 上述步骤分别由q u i c k 提供的批处理程序完成。q d m l 本质上是d t d 的q u i c k 版本，为q u i c k 定义x m l 文档结构。q j m l 和q i m l 格式文件为过渡文件，最后将 这个基于文本的格式转换成可以编译的j a v a 源文件。完成这些步骤之后，在主程序 中可以直接调用编译生成的j a v a 文件中的方法来获得x m l 数据表文档中的指定的 决策知识元数据。 知识元的解析程序通过j a v a b e a n 类调用，转换后所得文档如下所示： a 0 0 1 l 0 0 0 1 l i n e 1 1 0 k v 线路 正常运行 p r o t e c t i o n d i s t a n c e 距离保护 投入 a 0 0 1 l 0 0 0 2 l i n e 1 1 0 k v 线路 正常运行 p r o t e c t i o n z e r o s e q u e n e e 2 3 华北电力大学硕士学位论文 零序保护 投入 a 0 0 1l 0 0 0 3 b r e a k e r 1 1 2 正常运行 r e e l o s e r 重合闸 投检无压 上述文档将每一个知识点作为一个节点来描述，增强了搜索功能。对应节点的 标记使得知识结构易于理解，有利于知识的组织和推理。 4 4 系统推理研究 推理过程即问题的求解过程，求解问题的质量与效率不仅依赖于所采用的求解 方法，而且还依赖于求解问题的策略，即推理的控制策略。推理的控制策略主要包 括推理方向、搜索策略、冲突消解策略及求解策略等。 4 4 1 推理方向 推理方向是指推理的驱动方式，分为正向推理、逆向推理、混合推理及双向推 理正向推理是以已知的事实作为出发点的一种推理，这种推理方法具有盲目、效 率低等缺点，推理过程中可能会推出许多与闯题求解无关的子目标。逆向推理是以 某个假设目标作为出发点的一种推理，在推理中，若提出的假设目标不符合实际， 也会降低系统的推理效率。为了避免上述问题的存在，本文采用了将正向推理与逆 向推理结合使用的混合推理法。 本文从用户提出的事实出发，当这些已知事实不够充分时，用这些事实作为启 2 4 华北电力大学硕士学位论文 动推理过程的条件推理时，可能无法在知识库中选出一条匹配的规则，推理无法进 行下去。此时可通过正向推理先把其运用条件不能完全匹配的规则都找出来，作为 假设分别进行逆向推理，在逆向推理中通过查询事实库及向用户询问的方法获得有 关的证据，使推理进行下去。 4 4 2 搜索策略 由于人工智能所要解决的问题大部分是非结构化的问题，对这样的问题一般不 存在成熟的算法可供利用，只能是利用已有的知识慢慢的摸索前进。这种根据问题 的实际情况不断寻找可利用的知识，从而构造一条代价较少的推理路线，使问题得 到圆满解决的过程就是搜索。搜索是人工智能的一个基本问题，是和推理不可分割 的一部分，它直接关系到智能系统的性能与运行效率。 搜索分为盲目搜索和启发式搜索，本文采用了启发式搜索。用户选择或输入的 的事实是e s o d p r 的驱动器，系统被启动后首先利用宽度优先的方法找到所有相 关的知识，再利用深度优先确定每一条相关的知识是否能够成为最终的决策方案。 4 4 3 冲突消解策略 在推理过程中，系统要不断地用当前已知的事实与知识库中的知识进行匹配， 此时会发生以下几种情况： 1 ) 已知事实不能与知识库中的任何规则匹配成功； 2 ) 已知事实恰好与知识库中的一条规则匹配成功； 3 ) 已知事实可与知识库中的多个知识匹配成功；或者有多个已知事实可与知识库中 的某一条规则匹配成功；或者有多个已知事实与知识库中的多个知识匹配成功。 当第一种情况发生时，由于找不到可与当前已知事实匹配成功的知识，就使得 推理无法继续进行下去。这是由于知识库中缺少某些必要的知识，或者是由于所求 解的问题超出了系统的功能范围。此时可以通过与用户的交互，获得更直接的事实 数据，通过匹配专用规则来获得求解。对于第二种情况，由于匹配成功的知识只有 一个，所以可将该条知识用于当前的推理。第三种情况的不同之处在于，不仅有规 则匹配成功，而且有多条规则匹配成功，称这种情况为发生了冲突，此时就需要一 定的冲突消解策略，以便从中选出一条规则用于当前的推理，这一解决冲突的过程 为冲突消解。 本文的专家系统在推理过程中同样也会出现上述的第三种情况，因此就需要考 虑冲突消解的问题。为了消解冲突，本文创建了临时事实库。当前推理过程中产生 了冲突，通过向用户询问，得到一些确定信息，并保存