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摘要：近年来，为适应电网运行管理模式发展的需要，变电站监控信息统一纳入调度控制中心进行集中监控。随着监控信息数量的急剧增长，监控信息分析的难度不断加大。本文在对监控信息进行分类的基础上，提出建立监控信息专家系统，通过逐一推理与综合推理相结合的方法，实现对监控信息的迅速、准确判断，提高监控信息分析的效率。
关键词：监控信息；知识库；事故处理；专家系统
Analysis of the monitoring information based on expert system
YIN Xiao-Bo
（Jiangsu Electric Power Company， Nanjing 210024，China）
Abstract： In recent years， in order to adapt the needs of the development of power grid operation and management mode， the substation monitoring unify into dispatching and control center for centralized monitoring. A sharp increase of the number of monitoring information， the difficulty of analysis of monitoring information is increasing. This paper， based on the classification of monitoring information， proposes setting up expert system of monitoring information， by reasoning and synthesis reasoning， to realize the rapid and accurate judgement of monitoring information， and improve the efficiency of monitoring information analysis.
Keywords： monitoring information；knowledge database；accident disposal；expert system.
0 引言
随着国网公司“大运行”体系建设，电网运行管理模式发生了较大变化。原先按属地化管理的超高压变电站在全省范围内实现了无人值守、集中监控的运行管理模式。由于所有超高压变电站的监控信息全部汇集到调度控制中心，信息分析、处理工作量大，特别是电网发生故障时，大量信息涌入，监控信息分析工作显得无所适从，容易造成信息遗漏和故障误判。
建立监控信息分析专家系统，对关联的监控信息进行推理判断，给出故障分析结果和处理措施。辅助监控人员进行信息分析、处理，提高信息分析的质量和监控工作的效率。
1 专家系统概述
随着计算机技术的不断发展，人们希望能够利用计算机强大的存储、计算功能来模拟人类专家的行为，以人类专家的技能水平来解决某一领域的实际问题。对专家系统的普遍定义：专家系统是一种基于知识的智能计算机程序系统，利用存储在计算机内某个领域的专家知识和经验，模拟人类专家的决策过程，以便解决需要人类专家才能解决的复杂问题的计算机系统。
专家系统能模拟专业领域的专家解决问题的方法，对所遇到的实际问题做出专家水平甚至超越专家水平的结论和解决方案。专家系统工作能力主要取决于它所拥有的知识的程度，所以专家系统又称为知识库系统。这种基于知识的智能计算机程序系统，事先将某一领域有关专家的知识、经验进行整理、总结，形成一系列规则，并将这些规则用程序的方式写入计算机，即建立知识库，然后采用合适的推理控制策略，按输入的原始状态选择一定的规则进行推理，推演出正确的判断和决策，并根据用户的需求给出结论和解决方案。
简单举一个例子来说明：
求解运动学问题，首先将运动学问题的速度公式、加速度公式、路程公式等相关公式做成一个知识库，并建立一套合理的推理机制，即求解某个数值需调用哪些公式，如何组合、生成等。当系统接收到速度、时间等一系列初始值时，根据推理机制，系统自动调用知识库中的公式进行计算，然后得出用户需要的目标答案。
专家系统的一般结构包括人机接口、知识库、数据库、推理机、知识获取机构、解释机构共六个部分，如图1所示。
图1 专家系统结构
2 监控信息知识库
知识库是专家系统的重要组成部分，监控信息分析处理的基础数据来自内容完整、全面的监控信息知识库系统。
省级调度控制中心集中管辖几十座超高压变电站，监控信息总量多达十万条，大量的信息看似杂乱无章，实际上所有信息都可以按某种原则进行分类，同类信息触发原因及处理方案具备普遍意义，可以在很大程度上简化监控信息知识库的信息量。将监控信息进行合理分类，并以此建立监控信息知识库系统。
2.1监控信息分类
按电气设备类型分类，变电站由各种电气设备连接构成，各种电气设备由相应的监控信息来反应其运行状态。监控信息可按设备类型分为线路信息、母线信息、主变信息、电抗器信息、电容器信息、公用设备信息等。
按信息的重要程度分类，变电站大量的监控信息，按其重要程度，可分为事故信息、异常信息、越限信息、变位信息和告知信息。
2.2监控信息知识库
在监控信息分类的基础上，建立起监控信息知识库系统，并且该系统可以不断完善和补充。监控信息知识库系统提纲列举如表1所示： 表1监控信息知识库提纲列举
分类 信息名称举例 类别
线路 XX开关SF6气压低报警 异常
XX线路第一套931保护动作 事故
XX线路收发信机起动 告知
XX开关第一组控制回路断线 异常
XX开关测控装置就地控制 异常
主变 XX冷却器故障 异常
XX有载调压装置异常 异常
XX主变油位异常 异常
XX主变第一套差动保护动作 事故
XX主变重瓦斯保护动作 事故
XX主变有载调压XX档位 变位
XX主变保护装置通信中断
XX主变在线滤油装置超时运转
母线 XX母差流变回路断线 异常
XX母差动保护动作 事故
XX母差开入异常 异常
电容器 XX电容器电压保护动作 事故
XX电容器保护装置告警 异常
XX电容器保护装置通信中断 异常
电抗器 XX低抗重瓦斯保护动作 事故
XX低抗保护动作 事故
XX低抗压力释放告警 异常
XX低抗油位异常 异常
公用设备 XX稳控装置或通道故障 异常
XX稳控装置动作 事故
XX无功自投切装置告警 异常
XX故障录波器装置故障 异常
XX故障录波器启动 告知
时钟同步装置异常或失步 异常
公共测控装置通信中断 异常
………
3 监控信息推理机制
推理机根据数据库的当前内容，从知识库中选择可匹配的规则，并通过执行规则来修改数据库中的内容，再通过不断的推理导出问题的结论。推理机制按策略可分为正向推理、反向推理和混合推理，按对象可分为逐一事件推理、综合事件推理。
3.1正向逐一事件推理
在监控告警窗收到事件信息后，可根据每条信息进行逐一推理，给出事故、异常发生的原因及处理措施。为实现这一功能，监控信息专家系统采集的每个事故、异常信息与知识库中的对应信息建立起关联关系。即定义好每个信息所属的信息类型及其对应的含义和处理方法，形成正向的逐一事件推理关系。举例如下：
监控专家系统收到“××线××开关空气压力低重合闸闭锁”信号，则自动给出对应的知识库系统信号含义和处理意见“空气压力下降至闭锁重合闸，开关断开后不能再次合闸”及“运维班对空气机构压力进行检查，并联系检修人员处理” 。
监控专家系统收到“××号主变灭火装置异常”信号，则自动给出对应的知识库系统信号含义和处理意见“主变灭火装置系统存在设备运行故障。故障主要指向报警装置、灾报警控制器、水泵控制柜、电磁阀等控制设备存在异常。”及“应查找原因，恢复灭火装置正常，如解决不了，应通知供应商或维保单位并尽快解决，在灭火装置异常期间，做好人工巡查和采用必要的消防器材替代该灭火装置” 。
3.2正向综合事件推理
变电站设备发生事故或异常时，往往会触发大量的事故、异常信号，如果只采用逐一事件推理，显然不能满足分析判断的实际需要。针对一定时间内同时连续发出的信息群，可采用正向综合事件推理，对发生的事故或异常给出一个综合的判断和处理方法。综合事件推理方法主要是两种：一是穷举法，即某种事件的组合推理出一个事故或异常事件。另一种是模糊推理法，只要在某单元设备上找到某个或几个事件，不管还有没有其他事件就推理出一个事故或异常事件。
穷举法：
断路器SF6气压低报警；
断路器SF6气压低闭锁；
断路器控制回路断线；
断路器NZ/SF6/油压力低总闭锁；
上达四个信息同时出现，则判断为“断路器SF6气压低闭锁分合闸”。
模糊推理法：
断路器SF6气压低闭锁
断路器控制回路断线
某个单元设备内，只要上述两个信息同时出现，就判断为“断路器SF6气压低闭锁分合闸”。
两种推理方法的比较：从上述两个推理的实例可以看出，“穷举法”推理精确度，能有效排除误遥信的影响，但适应性略差，因为变电设备型号、构造繁多，告警信息不可能完全一致；“模糊推理法”推理精确度不如“穷举法”，偶然会受误遥信的干扰，但适应性很好，能应对不同型号、构造的设备，而且推理精确度也足以满足现场运行的需要。因此，在信息处理系统种，“模糊推理法”应用得更多一点，只有在事件特别重要、需要精确推理时才用“穷举法”
3.3监控信息分析流程
监控信息分析，采用逐一事件推理和综合事件推理相结合的方法，可实现单一信息和大量信息的全面分析判断。监控信息分析流程如图2所示。
图2 信息分析流程
4 结束语
电网调控一体化模式下，变电站监控信息由分散分析转变为集中分析，信息量巨大，传统的人工分析不但效率较低，而且存在遗漏或错误的安全风险。建立监控信息专家库系统，将所有监控信息分类整理，通过逐一推理、综合推理，快速、高效、正确分析判断事故、异常有着重要的意义。
监控信息专家系统建立最重要的是必须解决好知识库的建立和推理机制的完善，并在监控运行工作中不断补充和修正，不断提高监控信息的分析判断水平，满足监控安全运行和电网发展的需要。
参考文献
[1] 郭佳斯.变电站集控告警信息在线处理系统的研究[J].电力信息化，2008年12期.
[2] 何伟，任涛.基于模糊推理的电网故障诊断专家系统的研究[J].电力系统通信，2007年11期.
[3] 赵冬梅，郭锐，徐开理，高曙.电网故障诊断专家系统的一种实现[J] . 电力自动化设备， 2000年08期.
作者简介：尹小波（1979—），男，四川遂宁人，工程师，从事电网调控运行管理工作。
关键词：监控信息；知识库；事故处理；专家系统
Analysis of the monitoring information based on expert system
YIN Xiao-Bo
（Jiangsu Electric Power Company， Nanjing 210024，China）
Abstract： In recent years， in order to adapt the needs of the development of power grid operation and management mode， the substation monitoring unify into dispatching and control center for centralized monitoring. A sharp increase of the number of monitoring information， the difficulty of analysis of monitoring information is increasing. This paper， based on the classification of monitoring information， proposes setting up expert system of monitoring information， by reasoning and synthesis reasoning， to realize the rapid and accurate judgement of monitoring information， and improve the efficiency of monitoring information analysis.
Keywords： monitoring information；knowledge database；accident disposal；expert system.
0 引言
随着国网公司“大运行”体系建设，电网运行管理模式发生了较大变化。原先按属地化管理的超高压变电站在全省范围内实现了无人值守、集中监控的运行管理模式。由于所有超高压变电站的监控信息全部汇集到调度控制中心，信息分析、处理工作量大，特别是电网发生故障时，大量信息涌入，监控信息分析工作显得无所适从，容易造成信息遗漏和故障误判。
建立监控信息分析专家系统，对关联的监控信息进行推理判断，给出故障分析结果和处理措施。辅助监控人员进行信息分析、处理，提高信息分析的质量和监控工作的效率。
1 专家系统概述
随着计算机技术的不断发展，人们希望能够利用计算机强大的存储、计算功能来模拟人类专家的行为，以人类专家的技能水平来解决某一领域的实际问题。对专家系统的普遍定义：专家系统是一种基于知识的智能计算机程序系统，利用存储在计算机内某个领域的专家知识和经验，模拟人类专家的决策过程，以便解决需要人类专家才能解决的复杂问题的计算机系统。
专家系统能模拟专业领域的专家解决问题的方法，对所遇到的实际问题做出专家水平甚至超越专家水平的结论和解决方案。专家系统工作能力主要取决于它所拥有的知识的程度，所以专家系统又称为知识库系统。这种基于知识的智能计算机程序系统，事先将某一领域有关专家的知识、经验进行整理、总结，形成一系列规则，并将这些规则用程序的方式写入计算机，即建立知识库，然后采用合适的推理控制策略，按输入的原始状态选择一定的规则进行推理，推演出正确的判断和决策，并根据用户的需求给出结论和解决方案。
简单举一个例子来说明：
求解运动学问题，首先将运动学问题的速度公式、加速度公式、路程公式等相关公式做成一个知识库，并建立一套合理的推理机制，即求解某个数值需调用哪些公式，如何组合、生成等。当系统接收到速度、时间等一系列初始值时，根据推理机制，系统自动调用知识库中的公式进行计算，然后得出用户需要的目标答案。
专家系统的一般结构包括人机接口、知识库、数据库、推理机、知识获取机构、解释机构共六个部分，如图1所示。
图1 专家系统结构
2 监控信息知识库
知识库是专家系统的重要组成部分，监控信息分析处理的基础数据来自内容完整、全面的监控信息知识库系统。
省级调度控制中心集中管辖几十座超高压变电站，监控信息总量多达十万条，大量的信息看似杂乱无章，实际上所有信息都可以按某种原则进行分类，同类信息触发原因及处理方案具备普遍意义，可以在很大程度上简化监控信息知识库的信息量。将监控信息进行合理分类，并以此建立监控信息知识库系统。
2.1监控信息分类
按电气设备类型分类，变电站由各种电气设备连接构成，各种电气设备由相应的监控信息来反应其运行状态。监控信息可按设备类型分为线路信息、母线信息、主变信息、电抗器信息、电容器信息、公用设备信息等。
按信息的重要程度分类，变电站大量的监控信息，按其重要程度，可分为事故信息、异常信息、越限信息、变位信息和告知信息。
2.2监控信息知识库
在监控信息分类的基础上，建立起监控信息知识库系统，并且该系统可以不断完善和补充。监控信息知识库系统提纲列举如表1所示： 表1监控信息知识库提纲列举
分类 信息名称举例 类别
线路 XX开关SF6气压低报警 异常
XX线路第一套931保护动作 事故
XX线路收发信机起动 告知
XX开关第一组控制回路断线 异常
XX开关测控装置就地控制 异常
主变 XX冷却器故障 异常
XX有载调压装置异常 异常
XX主变油位异常 异常
XX主变第一套差动保护动作 事故
XX主变重瓦斯保护动作 事故
XX主变有载调压XX档位 变位
XX主变保护装置通信中断
XX主变在线滤油装置超时运转
母线 XX母差流变回路断线 异常
XX母差动保护动作 事故
XX母差开入异常 异常
电容器 XX电容器电压保护动作 事故
XX电容器保护装置告警 异常
XX电容器保护装置通信中断 异常
电抗器 XX低抗重瓦斯保护动作 事故
XX低抗保护动作 事故
XX低抗压力释放告警 异常
XX低抗油位异常 异常
公用设备 XX稳控装置或通道故障 异常
XX稳控装置动作 事故
XX无功自投切装置告警 异常
XX故障录波器装置故障 异常
XX故障录波器启动 告知
时钟同步装置异常或失步 异常
公共测控装置通信中断 异常
………
3 监控信息推理机制
推理机根据数据库的当前内容，从知识库中选择可匹配的规则，并通过执行规则来修改数据库中的内容，再通过不断的推理导出问题的结论。推理机制按策略可分为正向推理、反向推理和混合推理，按对象可分为逐一事件推理、综合事件推理。
3.1正向逐一事件推理
在监控告警窗收到事件信息后，可根据每条信息进行逐一推理，给出事故、异常发生的原因及处理措施。为实现这一功能，监控信息专家系统采集的每个事故、异常信息与知识库中的对应信息建立起关联关系。即定义好每个信息所属的信息类型及其对应的含义和处理方法，形成正向的逐一事件推理关系。举例如下：
监控专家系统收到“××线××开关空气压力低重合闸闭锁”信号，则自动给出对应的知识库系统信号含义和处理意见“空气压力下降至闭锁重合闸，开关断开后不能再次合闸”及“运维班对空气机构压力进行检查，并联系检修人员处理” 。
监控专家系统收到“××号主变灭火装置异常”信号，则自动给出对应的知识库系统信号含义和处理意见“主变灭火装置系统存在设备运行故障。故障主要指向报警装置、灾报警控制器、水泵控制柜、电磁阀等控制设备存在异常。”及“应查找原因，恢复灭火装置正常，如解决不了，应通知供应商或维保单位并尽快解决，在灭火装置异常期间，做好人工巡查和采用必要的消防器材替代该灭火装置” 。
3.2正向综合事件推理
变电站设备发生事故或异常时，往往会触发大量的事故、异常信号，如果只采用逐一事件推理，显然不能满足分析判断的实际需要。针对一定时间内同时连续发出的信息群，可采用正向综合事件推理，对发生的事故或异常给出一个综合的判断和处理方法。综合事件推理方法主要是两种：一是穷举法，即某种事件的组合推理出一个事故或异常事件。另一种是模糊推理法，只要在某单元设备上找到某个或几个事件，不管还有没有其他事件就推理出一个事故或异常事件。
穷举法：
断路器SF6气压低报警；
断路器SF6气压低闭锁；
断路器控制回路断线；
断路器NZ/SF6/油压力低总闭锁；
上达四个信息同时出现，则判断为“断路器SF6气压低闭锁分合闸”。
模糊推理法：
断路器SF6气压低闭锁
断路器控制回路断线
某个单元设备内，只要上述两个信息同时出现，就判断为“断路器SF6气压低闭锁分合闸”。
两种推理方法的比较：从上述两个推理的实例可以看出，“穷举法”推理精确度，能有效排除误遥信的影响，但适应性略差，因为变电设备型号、构造繁多，告警信息不可能完全一致；“模糊推理法”推理精确度不如“穷举法”，偶然会受误遥信的干扰，但适应性很好，能应对不同型号、构造的设备，而且推理精确度也足以满足现场运行的需要。因此，在信息处理系统种，“模糊推理法”应用得更多一点，只有在事件特别重要、需要精确推理时才用“穷举法”
3.3监控信息分析流程
监控信息分析，采用逐一事件推理和综合事件推理相结合的方法，可实现单一信息和大量信息的全面分析判断。监控信息分析流程如图2所示。
图2 信息分析流程
4 结束语
电网调控一体化模式下，变电站监控信息由分散分析转变为集中分析，信息量巨大，传统的人工分析不但效率较低，而且存在遗漏或错误的安全风险。建立监控信息专家库系统，将所有监控信息分类整理，通过逐一推理、综合推理，快速、高效、正确分析判断事故、异常有着重要的意义。
监控信息专家系统建立最重要的是必须解决好知识库的建立和推理机制的完善，并在监控运行工作中不断补充和修正，不断提高监控信息的分析判断水平，满足监控安全运行和电网发展的需要。
参考文献
[1] 郭佳斯.变电站集控告警信息在线处理系统的研究[J].电力信息化，2008年12期.
[2] 何伟，任涛.基于模糊推理的电网故障诊断专家系统的研究[J].电力系统通信，2007年11期.
[3] 赵冬梅，郭锐，徐开理，高曙.电网故障诊断专家系统的一种实现[J] . 电力自动化设备， 2000年08期.
作者简介：尹小波（1979—），男，四川遂宁人，工程师，从事电网调控运行管理工作。