基于机器学习和专家规则库的变电站设备一键顺控方法、存储介质和电子设备与流程

本发明涉及电力系统自动化控制，尤其涉及一种基于机器学习和专家规则库的变电站设备一键顺控方法、存储介质和电子设备。

背景技术：

1、目前，变电站的运行管理是由站内相关设备的多个协同过程组成，对于一些枢纽变电站，其组成结构复杂，倒闸操作工作量大。一键顺控是电力系统可实现自动倒闸操作的一种方式，具有智能化、便捷性、高效率的特点，可实现电力设备运行过程中的自动判断、防误动作智能校验以及结果判断等所有过程。随着变电站建设速度加快，运行人员减少，变电站设备一键顺控的发展将逐步取代人工操作成为主流。

2、传统的一键顺控系统中变电站操作票存在管理难度大、出票慢、出票容易出错等问题。在操作票系统中加入机器学习、智能算法等程序化操作后，将极大地提升变电站线路停送电、母线停送电、主变停送电等操作的执行效率。

3、鉴于现有变电站运行压力不断提升，设备操控中间环节愈加复杂，为进一步提升一键顺控的操作性能及效率，发明了一种基于机器学习与专家规则库的变电站设备一键顺控方法，将机器学习技术与专家规则库结合，实现变电站设备的一键顺控，对于变电站调度操作执行效率的提升具有重要意义。变电站的运行管理是由站内相关设备的多个协同过程组成，对于一些枢纽变电站，其组成结构复杂，倒闸操作工作量大。传统的一键顺控系统中变电站操作票存在管理难度大、出票慢、出票容易出错等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于机器学习和专家规则库的变电站设备一键顺控方法、存储介质和电子设备，能够缓解变电站运行压力，解决现有变电站操作票管理难度大、出票慢、出票容易出错的问题。

2、本发明采用的技术方案为：

3、一种基于机器学习和专家规则库的变电站设备一键顺控方法，包括如下步骤：

4、步骤1，解析监控系统中的设备和连接关系，建立变电站设备拓扑关系模型：利用变电站监控系统数据中包含的变电站变压器、母线、断路器、隔离开关设备之间的间距与设备之间的合解环接线方式建立变电站设备拓扑关系模型；

5、步骤2，建立包含成票规则库和安全规则库的专家规则库：依据所建立的变电站设备拓扑关系模型中的设备间隔合解环接线方式建立专家规则库，专家规则库主要包括成票规则专家库与安全规则专家库；

6、步骤3，利用机器学习提取操作票内容，在步骤一和步骤二基础上，建立一件顺控操作票生成模型：

7、变电站监控系统接收变电站调度中心所下发的操作票任务后，利用机器学习的隐马尔可夫模型对操作票内容进行解析；从专家规则库中调用相应的设备类型和设备描述字段，结合设备的实时状态和操作原则，搜寻并处理差异项。在此基础上，建立一键顺控操作票生成模型，实现操作票的智能生成；

8、进一步地，当调度中心下发调度命令时，利用隐马尔可夫模型从专家规则库中调取设备状态、操作类型、操作顺序、安全约束等关键数据，进行深入的数据解析；依据这些数据，一键顺控操作票生成模型能够自动生成符合规程要求的操作票；

9、步骤4，通过隐马尔可夫模型完成操作票的中文分词以及词性标注，生成变电站设备一键顺控操作票，并形成一键顺控模式；

10、步骤5，将设备操作指令通过iec104协议方式传递给监控系统：

11、其中，iec104协议应用于变电站设备一键顺控时，将主站和分子站分别设置为客户端和服务端。采用104规约通信同计算机监控系统进行数据交互，主站端具有自动判断与处理数据信息的特点，将变电站监控系统端设置为主站，操作票系统端作为子站。多子站同时访问时，利用ip地址、端口以及mac地址划分安全级别，存在重复ip(internet protocol，互联网协议)地址时，禁止执行此控制命令。

12、步骤6，当监控系统方接收到设备操作指令时，监控系统解析设备操作指令并在其系统设备图形展示界面，将相关设备图元设置为一键顺控操作。

13、步骤7，操作人员可对该设备进行相应的分合闸操作，根据设备的一键顺控操作情况执行设备的远程操作。

14、所述的步骤1包括如下步骤：

15、将变电站设备排图方法应用于设备拓扑矢量图设计中，解析变电站设备拓扑关系模型文件，利用变电站设备拓扑关系模型文件中不同设备图元明确不同设备在变电站内的显示格式以及位置坐标，确定变电站不同设备所代表图元的连接顺序，利用众多设备连接关系生成变电站的主节点图，将变电站内的众多开关建立节点集合，依据拓扑网络中的母线、线路、变压器等支路的连接关系，和点与点间的连接关系建立电气网络拓扑图。

16、所述的步骤1将节点与节点间关系属性描述为：利用节点表示变电站内开关、变压器、刀闸、电抗器等设备实体；利用变电站设备拓扑关系模型中的边表示不同变电站设备间所存在的关系；其中，模型中的拓扑关系存在方向性，如变电站设备a与设备b为单向连通或双向连通时，分别用a→b与表示；通过属性体现变电站设备实体点和设备关系的属性，变电站设备的配置信息、设备名称等属性均可以实现动态设置。

17、所述的步骤2中成票规则库包含调度规程、设备状态转换、倒闸操作、操作指令，依据设备操作规则建立成票规则库；建立成票规则库的规则包括如下步骤：

18、步骤2.1一次设备操作规则：将变电站内变压器与线路停送电设置为变电站一次设备操作规则，线路停送电位置位于变电段与送电端间时，将解合环与停送电分别设置于送电端侧与变电端侧；变压器停送电时，需闭合中性点接地闸刀。

19、步骤2.2二次设备操作规则：二次压板的投退是变电站二次设备的主要操作规则，利用二次检修安措规则库识别变电站二次设备关联域、检修域和影响域，明确二次设备序列。

20、所述的步骤2中安全规则库的建立包含设备状态实时校核、拓扑逻辑的电气防误、历史票关联校核、票面术语规范性校核；依据变电站各设备的操作任务以及设备及其相关设备状态，匹配操作规则库获取操作序列，生成操作票；所述的安全规则库是利用关联规则方法挖掘变电站操作规程、电网操作规程以及电网调度规则建立安全规则库；建立成票规则库的规则包括如下步骤：建立包含设备状态实时校核、拓扑逻辑的电气防误、历史票关联校核、票面术语规范性校核等变电站设备的安全校核规则，依据各设备的操作任务以及设备及其相关设备状态，匹配操作规则库获取操作序列，生成操作票。

21、所述的步骤4中利用隐马尔可夫模型实现智能生成操作票以及变电站设备一键顺控，需要充分考虑变电站各设备的交互方式，建立变电站与生产指挥中心协同操作的一键顺控模式；其中，操作票内容的精准识别需将中文分词作为依据，中文分词的精度可提升操作票文本分词的精准性；利用字的序列标准表示中文分词的序列标准，可改善未登录词的处理情况；其中，字的词位依据词语中字的位置分为s、b、m、e4种，其中s与b分别表示词语、词首，m与e分别表示词中与词尾；

22、当中文语句中包含字数为n时，分词原理利用以下公式表示：

23、

24、式中，yk∈{s，b，m，e}表示词位为k时的词位，利用n与j上下文的字设置为操作票的词位特征；y1,y2,...,yn表示分词结果中的标记或词；x1,x2,…,xn表示输入句子中的字符。利用隐马尔可夫模型通过由字构词方式建立中文分词，字和文本分别对应观测值和观察序列，将中文语句与观察序列对应；中文分词的输出设置为词性标注的输入，将所标注的词性作为隐马尔可夫模型的输入；利用隐马尔可夫模型实现操作票的词性标注，将操作票中的词语和文本分别作为观测值和观测序列；用{s1,s2,s3,s4,s5,s6}＝{v,n,ns,p,d,w}表示隐马尔可夫模型词性标注时的状态空间，全部词语所建立的无重复集合，利用观测空间{o1,o2,…,om}表示。

25、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序被处理器执行时，使所述计算机可读存储介质所在设备执行如上所述的基于机器学习和专家规则库的变电站设备一键顺控方法。

26、一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的基于机器学习和专家规则库的变电站设备一键顺控方法。

27、本发明通过设置一种基于机器学习和专家规则库的变电站设备一键顺控技术方案，过解析变电站监控系统中的设备及其连接关系，建立了详细的变电站设备拓扑关系模型，并据此构建了包含成票规则库和安全规则库的专家规则库。在此基础上，利用机器学习的隐马尔可夫模型智能提取并解析操作票内容，结合设备的实时状态和操作原则，实现了操作票的自动生成。降低设备操控中间环节；提升一键顺控的操作性能及效率。