基于OPEN-3000智能告警信息实时处理专家系统的研究

第一章 绪论

1.1 本课题研究的背景与意义
自 2011 年起，赣州市供电公司展开了电网结构模式的更新建设，由传统的“变电集中监控”转变为新一代“调控一体化”的电网运行模式，接入了智能电网调度自动化集成系统 OPEN-3000 并运行至今。模式的改变使得调控中心的责任加重，面对日渐扩大的电网规模，新增的数百座厂站上传至主站的繁多信息数据，造成了监控运行人员日常监视与事故诊断的困难。基于 OPEN-3000 系统开放式平台，我们总结了数年内的实际运行经验，展开了对上传的告警信息进行在线实时处理的研究与创新，以适应当下电网智能化的发展与大规模的建设。该系统作为新一代电网调度自动化集成系统，对比以往的运行系统有着其研究的充分代表性，结合国际新标准、新思想与各级调度合作研制而成的能量管理系统，在国内各个地市级电力系统调度控制领域应用广泛，成为国内众多网省、地市级调度的运行系统。因此对 OPEN-3000 自动化集成系统展开理论剖析与实用性研究，不仅是对其先进技术底蕴的充分继承以及多年运行经验的有效总结，更是为了满足高速发展的电力网络之下提出功能新需求的前提与基础。
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1.2 国内外研究现状及存在问题
国内外已有多种智能或创新技术参与到有关如何优化告警信息处理这个问题的解决之中，具体例如人工神经元网络、Petri 网络、专家系统、模糊逻辑推理技术、基于优化技术的解析方法等。经过阶段性的研究发展，实际中从专家系统以及解析模型入手解决该问题的可行性与利用率较其他办法更加的理想。20 多年以前就能在辅助电力运行的功能模块中发现专家系统的影子，现如今在电力系统规模建设、设备监视与控制、事故诊断、电力经济分配等各功能系统中都用到了这项技术。目前开发出的基于各类知识点设计而成的专家系统中，具体总结出的有这些类型：通过知识规则构建的、来源于事例的、基于模型框架的、采用模糊逻辑的、应用 D-S 证据理论的、基于人工神经网络的和运用优化算法的专家系统等[1]。下面分别论述了它们的简要原理和优劣之处。基于规则推理：规则是一种具有代表性的知识逻辑，不是凭空创造而是基于具体实际发现并总结出来的，专家的经验对应于这种代表性的知识逻辑。它的推理模式具有启发性，先有明确具体的条件，再得出清晰的结论。它被开发设计成各种功能应用系统，是比较经典可靠的专家系统技术。规则在被机器合理选择与正确应用的过程即推理过程，而翻译成计算机识别的语句是用产生式的“IF…AND（OR）…THEN…”表示，其作用机理简洁明了。
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第二章 OPEN-3000 系统开发平台

2.1 引言
OPEN-3000 系统在赣州市电力公司自 2011 年开始投入运行至今已数年，在其开放式平台上架设的功能系统十分丰富，解决了调控一体新模式下的不少问题。模式的转变对于调度运行的影响是革命性的，变电站实现无人值守，将变电站的监视与调度融为一体。原本站端的监视人员只需坐在主站调控大厅通过监控系统采集的网络运行信息，来进行调度与控制。然而智能网架结构的日益壮大，使得无人值守的变电站上传至调控中心的告警信息数量急剧攀升，系统平台的基本信息处理服务功能并没有得到完美的利用，并且功能性也不能很好的满足调控新需求，，有待进一步得升级与建设。本章对 OPEN-3000 系统开发平台进行功能研究与结构剖析，展示了其平台友好的可集成性，重点阐述平台提供的公共告警信息服务功能的实现，为下一章节对其进行优化的试验研究打下理论基础。
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2.2 体系特色
0PEN-3000 智能调度集成系统的体系特色在于其基于平台之上功能应用的独立与交互，采用最新国际标准达成开放式的信息沟通，从测点到网络拓扑的数据信息采集升级，是融合了国内外各项前沿技术的新一代调度自动化集成系统。0PEN-3000 系统于 2004 年 10 月推向市场，次年 9 月参与了科技成果鉴定并取得了良好成果，在全国各调度领域内应用广泛，并于 2011 年正式在赣州市地调网络启动运行。多年的投入使用经验证明 OPEN-3000 系统运行的可靠稳定性，它的友好升级与开放式功能扩展使得其技术的先进性得到了维持，不断总结以往实际运行所得，同时顺应国家电力改革政策将新的功能需求日渐完善。各调度领域还可根据自身实际创建带有地区特色的应用模块，维护与更新服务也深受各方的好评。标准化是指功能应用的模型开发采用界内预先统一设定的标准，是评判电力调控运行系统优良与否的关键点。对比传统的电力调控运行系统，OPEN-3000不仅继承了可移植操作系统接口标准 POSIX、便利信息交互与传输的网络通讯TCP/IP 协议和图形界面的开发接口标准 MOTIF 等，更首次在其功能平台和应用服务方面通过统一遵循 IEC61970 国际标准解决了不同构成的应用系统之间沟通困难的问题[2]。
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第三章 调控信息预处理优化的研究与试验.........14
3.1 引言.......14
3.2 现状调查......14
3.3 原因分析与确认........16
3.3.1 原因分析关联.....16
3.3.2 要因确认......18
3.4 针对性的对策制定与实施......20
3.5 试验结果......25
3.6 设计便利巡检模块....26
3.6.1 电压监视页面模块....26
3.6.2 光字牌间隔信号分类.......28
第四章 智能告警信息实时处理专家系统....30
4.1 引言.......30
4.2 数据采集......32
4.3 基于 IEC61850 的信息建模 ..........34
4.4 故障信息的可靠截取.......37
第五章 知识库与推理机制.........42
5.1 概述.......42
5.2 基于告警信息关联性制定规则......43
5.3 告警逻辑推理机........45
5.4 知识库建立.........47
5.5 智能推理的模拟........53
5.6 本章小结......54

第五章 知识库与推理机制

5.1 概述
知识库，顾名思义是储存着大量知识与经验的数据库，这些知识与经验来自于各领域的专家学者。智能告警信息实时处理专家系统的知识库，存放的必然是与告警信息处理与事故诊断相关的规则。在上一章节介绍可靠截取故障信息的流程中，就运用知识库中关于保护动作与断路器跳闸匹配关系的规则，来识别信息流中的故障告警信息。要对故障告警信息做出准确的诊断，必然需要全面的制定各类告警信息之间的规则，知识库中规则的优劣与全面性决定了我们信息处理结果的好坏。随着电网运行的发展，越来越多的智能技术与智能设备的参与将给我们提供愈来愈丰富的知识。好的知识库模型的建立，对知识库的更新与维护有很大的助益。知识库模型的建立取决于我们对库内规则的表示形式，目前人工智能中的知识表示形式有产生式、框架、语义网络等，而在专家系统中运用得较为普遍的知识是产生式规则[27]。为了适用 OPEN-3000 系统平台运行，我们选择采用产生式的知识表示方法，并根据告警关联规则归纳了知识库中告警信息的类纲，在其后的小节中将进行阐述。推理机制，即我们对一个事件进行思考判断的思维方法。在这里，即调度人员根据现有的告警信息并结合知识库中存储的相关规则，来判断故障原因的逻辑方式，是对知识的合理选择与有效利用的方式[28]。

结语

本文首先介绍了电网运行模式转变后的过渡大背景，阐述了赣州市电力调控中心告警信息数量庞大的问题，暴露了 OPEN-3000 系统平台支持功能的不足。为适应电网规模的不断发展，提升调控一体化的运行可靠性，对告警信息进行智能实时处理的研究势在必行。本文基于广泛应用于各网省、地市级调度控制中心的 OPEN-3000 调度自动化集成系统，对其展开结构与功能的研究。并结合赣州市电力调控主站采集的告警信息繁杂的特点，做出预处理研究与试验，达到了锐减信息量，优化后台显示的便利监视目的。然后对厂站端采集的二次信息的模型做出描述，设计了可靠截取故障信息队列的获取流程。最后介绍了智能告警信息实时处理专家系统的产生式知识表示与将置信度计算与模糊推理结合的推理机制，并实际建立了知识库大纲，实现了专家系统的告警信息关联推理的试点模拟，完成了全文内容。
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参考文献（略）