变电站电气倒闸操作专家系统的设计
变电站电气倒闸操作专家系统的设计
作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-26 14:21:51
摘 要 将面向对象方法（OOM）用于变电站倒闸操作专家系统的设计和开发，该系统采用专家系统的技术，根据运行人员输入的有关信息，采用深度优先与广度优先交替使用的搜索策略，自动形成操作票。该系统采用面向对象的VisualC＋＋6．0作为开发语言，并通过在Access数据库下分别建立设备数据库、图形数据库、保护压板库等成功而完整地描述系统的全部信息。本系统成功地解决了多样性与通用性之间的矛盾，只需向数据库中逐项填写各数据表数据，并修改规则库即可建立新的变电站倒闸操作系统，可移植性较好。
关键词 变电站 面向对象 操作票 专家系统
0 引 言
电气倒闸操作是变电站中一项经常性工作，而形成和开出正确无误的操作票是正确进行操作的基础和关键，电气操作票制度是我国电力系统运行管理中的一种防止误操作的有效安全措施。它保证了操作的安全性，对电力系统的安全运行起到了极其重要的作用，而对各级运行人员来说，这又是一项频繁的智能性劳动。事实已经证明利用专家系统知识由计算机自动开写操作票是一种高效、准确的方法。本系统介绍的变电站电气倒闸操作专家系统是利用面向对象的编程技术实现的。运行人员只需输入有关信息，按照“操作对象＋操作任务”下达操作命令，专家系统启动推理机进行推理，自动生成准确的操作票。
1 专家系统的原理与构成
1．1 专家系统编写操作票的原理
研制专家系统的关键是所要求解问题的知识表示，与求解问题相关方法的知识总结和推理控制模型的知识建立，将需要解决的问题、解决方法和思考方式表达成计算机能够认识和理解的语言。研制变电站电气倒闸操作专家系统，需要解决的问题是在当前运行方式下按要求开操作票，解决的方法是操作规程、运行人员的经验和思考的推理方式模拟
运行人员开票过程。
1．2 专家系统的构成
一个典型的专家系统主要由知识库、数据库、推理机和用户界面组成。
a．知识库：存放领域的专门知识（包括事实及启发性知识）、元知识和一般常识。
b．推理机：进行各种推理或搜索等功能的程序模块，用来控制、协调整个系统的运行，在专家系统中推理方式有正向推理、反向推理和正反混合推理三种推理方式。
c．数据库：数据库存储专家系统为实现其功能所必需存储的数据。
d．用户界面：一般包括输入和输出两大部分，它一方面把传感器或键盘获得的信息和命令，通过语言文字或图象表示，进行识别、理解，表示成内部形式传给系统；另一方面又把专家系统产生的结果转换成人们能接受的方式传递给用户。
e．知识获取部分：它把专家或从书本获取的以自然语言或某种形式表示的知识，经过理解自动编辑成需要的内部形式，作为新知识加入知识库，同时又能不断修改和补充知识库的内容。
f．解释机构：它能回答用户对专家系统行为的询问。诸如Why？或What？等等。
2 系统总体结构设计
系统由图形自动形成模块、图形系统验证模块、数据库管理模块、操作票管理模块、文件操作模块、保护投退模块等构成。
2．1 图形自动形成模块
形成变电所的主接线图和相关的数据库。在编辑电网图形时，不仅要在屏幕上绘制出各种图形元件，而且还要对各图形元件所代表的具体信息进行编辑处理，供专家系统的功能模块调用。本系统采用分层作图的思想，将电网图形编辑分为底图编辑、元件标注两个步骤。底图编辑时，可以很方便地通过菜单或工具栏的按钮绘制电力系统中的各种元件，不同电压等级的母线可以用不同的线形和不同的颜色区分，开关和刀闸的不同状态也用不同的颜色区分，将鼠标点击位置的坐标及图形分类放入状态数据库保存。标注时，将设备编号和X，Y坐标送入标注数据库。
2．2 图形系统验证模块
该模块按当前主接线图形及有关规则验证生成操作票的正确性，以确定其是否允许执行。同时保证该操作票执行后，系统数据库和图形系统相对应。
2．3 数据库管理模块
本系统拥有系统各元件参数数据库及状态数据库。数据库管理模块是本系统的一个有机组成部分，同时又是一个相对独立的系统，可妥善解决外部应用与数据库接口的问题，使得外部应用可以方便地存取、扩充数据库，不用关心数据库的位置和格式。
2．4 操作任务管理模块
下达操作任务，执行操作任务的归档处理，提供历史操作任务的检索操作。
2．5 操作票形成模块
该模块应用专家系统技术，根据运行人员输入的信息，结合系统现场运行方式，根据规则库自动形成所需操作票。
2．6 文件操作模块
编辑当前操作票或历史操作票（修改、拷贝等）；自动生成操作票的统一格式，进入打印驱动。
2．7 推理机模块
推理机的主要作用是根据用户输入的有关信息，准确有效地使用知识库的规则，从而使问题得到求解。本系统采用面向对象的技术，不同的对象类可拥有各自领域的特有知识和推理机制，整个系统的知识推理呈分布性特征，对象之间的推理是通过消息传递实现的。
3 本系统中面向对象技术
3．1 对象的确定
传统的变电站专家系统的设计本质上是遵循“数据结构＋算法”的思想，由于它集所有抽象出来的知识形成知识库，增加了推理过程的难度，虽然可采用元知识与领域知识分离的方法降低推理机的复杂性，但元知识是关于知识的知识，是更深层的关于如何运用领域知识进行问题求解的经验和策略，其获取与形成更为困难，因此成为另一瓶颈。
本文采用面向对象的技术，首先定义一个变电站类Station，然后根据站的所属设备类型从站类派生出变压器类Transformer，母线Bus，线路类Line，·43·开关类Breaker，刀闸类Switch，根据各设备的类型，再从各设备类定义子类，例如可以从Breaker派生线路开关类LineBreaker，旁路开关类pLineBreaker，变压器开关类TrafBreaker，母联开关类mLinkBreaker，把针对某一对象获取的知识、事实作为数据成员封装进对象类中。对象成为知识和功能实现的一个单元，以一种自然的、符合人类处理问题的方式来表达。
3．2 知识管理模式
知识的管理是专家系统的一个重要组成部分，它对知识进行组织、维护、控制，并向用户提供对知识的使用手段。传统专家系统把全部经验、规则、知识等集合起来形成知识库，无法有效地进行管理和表示知识间的关联。而在面向对象专家系统中，分类方法直接支持分类知识表示和管理，类的归纳与继承，提供了在保留对象差异性的同时共享对象相似性的一种高度抽象方式，父类的知识可以为子类所共享，子类只需添加其特殊知识并处理知识。总起来说，面向对象的知识管理具有分布式特征，每个对象具有完整的知识管理机制，对象的封装性使对象知识的可能性错误局限于本身，不会传播，易于检错和修改。
4 结束语
该系统主体是采用专家系统技术和采用面向对象的编辑技术编制而成的。面向对象专家系统克服了传统专家系统的知识库过大，检索、推理效率低的缺点，它将专家的知识领域自然分解为对象的知识，每个对象的知识容量相对较小，对象之间通过消息传递相互作用，使系统结构灵活、清晰、便于扩充，并大大缩小了搜索空间，提高了推理效率和可靠性。图形自动生成模块使系统适应变电所可能的主接线的改变；数据库结构可以满足不同变电所不同主接线的要求。
参考文献
1 刘玉兰，高茜，高作学．面向对象的电气“两票”专家系统开发工具．电网技术．1998（10）
2 何定．电厂通用型智能操作票专家系统．电力系统自动化．1997（6）
3 陈淑义，徐建国，夏同波．变电站电气倒闸操作票专家系统．山东电力技术．1998
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