一种基于改进K-NN算法的虚端子自匹配方法及系统与流程

本发明涉及输变电工程设计，具体地指一种基于改进k-nn算法的虚端子自匹配方法及系统。

背景技术：

1、随着智能变电站大规模推广应用，传统常规变电站逐渐被替代。变电站的二次设计也随着大量光缆替代电缆而发生变化，且随着面向通用对象的变电站事件(genericobject oriented substation event)goose和采样值(sampled values)sv技术的出现，使得二次回路已经从可视化的实接线向看不见的虚连线进行转变。而这些不可见的回路也称为虚回路，是智能装置的连接逻辑设计，所有功能都是通过虚端子的连接构建，类似于电回路的端子排。虚端子连接完成后，装置与装置之间才能完成正确的信息传递，常见的输出形式是虚端子表。智能变电站中的二次逻辑回路的连接来源于智能电子设备(intelligentelectronic device)ied之间的信号连接，也就是将ied间的输出虚端子与输入虚端子的匹配连接。怎样快速实现虚端子自动匹配和连接是当前工程设计中的一个重要课题。

技术实现思路

1、本发明的目的就是要提供一种基于改进k-nn算法的虚端子自匹配方法及系统，该装置和方法结合改进型(k-nearest neighbor)k-nn学习算法的实例基础学习与预测分类的特点，针对ied接收与发送虚端子匹配的问题，并利用已有智能变电站的变电站配置描述模型(substation configuration description)scd配置文件的样本数据，实现虚端子间的自动匹配，提高工程设计效率，提升不可见回路设计的准确性、快速性，保障电网安全运行。

2、为实现此目的，本发明所设计的一种基于改进k-nn算法的虚端子自匹配方法，它包括如下步骤：

3、步骤1：将智能变电站虚端子匹配问题分解成每个ied装置之间接收光纤信号的输入虚端子与对侧发送光纤信号的输出虚端子匹配；

4、步骤2：将智能变电站虚端子索引格式分解为设定格式；

5、步骤3：将ied装置之间接收光纤信号的输入虚端子与对侧发送光纤信号的输出虚端子匹配进行数学描述为由ied名称、ied中文说明以及ied数据索引共同构建的由输入和输出虚端子组成的虚连接系统；

6、步骤4：根据从设备制造商提供的icd文件中提取发送ied的输入虚端子，以及与之相连接的ied的输出虚端子设计虚端子自动匹配整体框架；

7、步骤5：根据由ied名称、ied中文说明以及ied数据索引共同构建的由输入和输出虚端子组成的虚连接系统和虚端子的设定格式定义虚端子匹配属性向量，然后基于虚端子自动匹配整体框架模拟退火算法计算虚端子的最优距离属性权重及最优距离属性权重对应最近邻的解；

8、步骤6：根据k-nn算法中的分类决策规则制定虚端子匹配分类决策规则，并根据虚端子匹配分类决策规则和虚端子最近邻的解实现虚端子间的自动匹配。

9、一种基于改进k-nn算法的虚端子自匹配系统，它包括虚端子匹配问题分解模块，虚端子索引格式规范与构成分解模块，虚端子匹配数学描述模块，整体框架设计模块，加权属性距离度量计算模块和分类决策规则制定模块：

10、所述虚端子匹配问题分解模块用于将智能变电站虚端子匹配问题分解成每个ied装置之间接收光纤信号的输入虚端子与对侧发送光纤信号的输出虚端子匹配；

11、所述虚端子索引格式规范与构成分解模块用于将智能变电站虚端子索引格式分解为设定格式；

12、所述虚端子匹配数学描述模块用于将ied装置之间接收光纤信号的输入虚端子与对侧发送光纤信号的输出虚端子匹配进行数学描述为由ied名称、ied中文说明以及ied数据索引共同构建的由输入和输出虚端子组成的虚连接系统；

13、所述整体框架设计模块用于根据从设备制造商提供的icd文件中提取发送ied的输入虚端子，以及与之相连接的ied的输出虚端子设计虚端子自动匹配整体框架；

14、所述加权属性距离度量计算模块用于根据由ied名称、ied中文说明以及ied数据索引共同构建的由输入和输出虚端子组成的虚连接系统和虚端子的设定格式定义虚端子匹配属性向量，基于虚端子自动匹配整体框架模拟退火算法计算虚端子的最优距离属性权重，并根据最优距离属性权重得到最优距离属性权重对应最近邻的解；

15、所述分类决策规则制定模块用于根据k-nn算法中的分类决策规则制定虚端子匹配分类决策规则，并根据虚端子匹配分类决策规则和虚端子最近邻的解实现虚端子间的自动匹配。

16、本发明的有益效果：

17、本发明通过结合k-nn学习算法的实例基础学习与预测分类的特点，针对ied接收与发送虚端子匹配的问题，并利用已有智能变电站的scd配置文件的样本数据，实现虚端子间的自动匹配，提高工程设计效率，提升不可见回路设计的准确性、快速性，保障电网安全运行。

技术特征：

1.一种基于改进k-nn算法的虚端子自匹配方法，其特征在于，它包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于改进k-nn算法的虚端子自匹配方法，其特征在于：所述步骤1将智能变电站虚端子匹配问题分解成每个ied装置间接收光纤信号的输入虚端子与对侧发送光纤信号的输出虚端子匹配的具体方法为：

3.根据权利要求1所述的一种基于改进k-nn算法的虚端子自匹配方法，其特征在于：所述步骤2将智能变电站虚端子索引格式分解为设定格式的具体方法为：

4.根据权利要求1所述的一种基于改进k-nn算法的虚端子自匹配方法，其特征在于：所述步骤3将ied装置之间接收光纤信号的输入虚端子与对侧发送光纤信号的输出虚端子匹配进行数学描述为由ied名称、ied中文说明以及ied数据索引共同构建的由输入和输出虚端子组成的虚连接系统的具体方法为：

5.根据权利要求1所述的一种基于改进k-nn算法的虚端子自匹配方法，其特征在于：所述步骤4根据从设备制造商提供的icd文件中提取发送ied的输入虚端子，以及与之相连接的ied的输出虚端子设计虚端子自动匹配整体框架的具体方法为：

6.根据权利要求1所述的一种基于改进k-nn算法的虚端子自匹配方法，其特征在于：所述步骤5根据由ied名称、ied中文说明以及ied数据索引共同构建的由输入和输出虚端子组成的虚连接系统和虚端子的设定格式定义虚端子匹配属性向量，然后基于虚端子自动匹配整体框架模拟退火算法计算虚端子的最优距离属性权重及最优距离属性权重对应最近邻的解的具体方法为：

7.根据权利要求1所述的一种基于改进k-nn算法的虚端子自匹配方法，其特征在于：所述步骤6根据k-nn算法中的分类决策规则制定虚端子匹配分类决策规则，并依据虚端子匹配分类决策规则和虚端子最近邻的解实现虚端子间的自动匹配的具体方法为:

8.一种基于改进k-nn算法的虚端子自匹配系统，其特征在于，它包括虚端子匹配问题分解模块，虚端子索引格式规范与构成分解模块，虚端子匹配数学描述模块，整体框架设计模块，加权属性距离度量计算模块和分类决策规则制定模块：

9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有和计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1所述方法的步骤。

技术总结本发明公开了一种基于改进K‑NN算法的虚端子自匹配方法，将虚端子匹配问题分解为IED装置输入虚端子与输出虚端子的匹配，将虚端子索引格式分解为设定格式，对虚端子匹配进行数学描述，再设计虚端子自动匹配整体框架，基于退火算法计算虚端子的最优距离属性权重，通过结合K‑NN学习算法的实例基础学习与预测分类的特点，实现虚端子间的自动匹配，提高工程设计效率，提升不可见回路设计的准确性、快速性，保障电网安全运行。技术研发人员：史正阳,李秋婕,张雪,黄松,余祥坤,梁泳,陈欣,杨洸,姜文,曾凡兴,付磊,张超,郑开琦,程子豪,杨胜,康毅,胡馨元,张俊敏,邱君玛,陈蕾,向娇受保护的技术使用者：湖北省电力规划设计研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29