基于知識圖譜的啟動方案智能編制技術研究

徐 磊 關 開 高鵬飛 曲文星 張亞譜

（內蒙古電力〔集團〕有限責任公司包頭供電局,內蒙古 包頭 014030）

近年來隨著電網建設的快速發展，上下級電網、同級電網之間的耦合性不斷加強，單一設備故障可能影響相鄰電網的穩定運行，故障影響范圍會隨著運行方式復雜度的增加而擴大，目前，應對結構單一電網的故障人工處置經驗，很難及時應對復雜電網，要保障電網大范圍安全運行，需要快速準確地處置電網故障。為快速解決電網風險或恢復送電需提供故障處置關聯的設備操作序列，為解決異常開關動作情況需提供設備隔離輔助策略，為執行檢修計劃需提供設備動作序列。基于知識圖譜的啟動方案智能編制技術，可以使電網調控人員及時準確進行故障處置，降低人工處置風險、防止電網故障范圍擴大[1]。

1 面向電網操作場景的知識圖譜構建技術

構建面向電網操作場景的知識圖譜，主要包括以下4個步驟。

（1）收集電網故障處置、異常設備隔離等電網專業詞匯，并對這些專業詞匯進行預處理，將電網故障處置場景和提取的專業詞匯進行有機結合，并確定模型。

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

（3）將識別出的實體和關系進行對齊、鏈接、消歧，通過手工維護、相同字符規則匹配、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）應用Neo4j圖數據庫存儲實體和關系，通過Cypher語言進行數據查詢,建立面向電網操作場景的知識圖譜。

2 基于推理機的設備操作序列在線生成技術

電網操作知識圖譜構建之后，需要以推理機的原理為流程指導，調控規則推演庫，驅動知識圖譜形成所需要的目標、決策和結論，過程如圖1所示。

圖1 設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。生成電網操作序列時，輸入一組電網狀態感知結果，對應得到該操作序列的特征，列舉盡可能多的電網狀態感知結果，可得到一個特征集。

所有推理規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)結果唯一，則選擇匹配到的推理規則；如果結果不唯一且有多個，配置對應界面引入人工干預選擇正確的推理規則；如果匹配結果為空，配置對應界面引入人工干預設置新的特征。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，其結構如圖3所示。

圖3 推理機結構圖

前端處理器基于知識圖譜，得到與電網故障有關的特征值。例如：211開關轉旁代，其基本特征如下：

（1）故障類型為“線路故障”；

（2）特征類型為“220kV重要聯絡線”；

（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、遠方檢查無異常、站內人員安全、站內無帶電作業、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，確定后續設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果，調用電網場景的知識圖譜進行推理。如果現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，通過對應的人機交互界面引入人工配置，豐富現有基本特征，從而達到能夠正確選擇推理的目標。

3 面向線路跳閘的“一鍵送電”技術

想要保障大范圍電網安全運行，需要快速為故障線路進行送電操作?；诿嫦螂娋W操作場景的知識圖譜構建技術，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系的訓練，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生線路跳閘事故后，實現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、送電操作的自動執行等功能[3-4]。其主要業務處理流程如圖5所示。

圖5 線路跳閘“一鍵送電”業務流程

系統以綜合智能告警模塊發送的電網故障信號為觸發，將故障處置預案作為先驗知識，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，分析電網狀態，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”應用

處置流程引導至設備送電后，應用自動調用一鍵成票模塊，成票模塊根據成票任務自動匹配線路跳閘知識圖譜，智能生成線路送電操作序列；操作序列執行的過程調用一鍵順控模塊，從而實現線路跳閘的“一鍵送電”。

4 結論

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