变电倒闸操作智能设计与模拟平台的研究与实践

摘要

本文主要探索出使系统开发满足通用化、智能化、开放式的基本途径及相应的建模方法，并提供一套由用户完成电力系统各类变电站变电倒闸操作系统构造全过程，且自主知识版权的设计平台。本学位论文对平台开发设计的建模理论与方法进行了深入的研究。文章研究了基于特征的设备组件信息模型以及间隔线路设备的对象关联。采用面向数据流进行需求分析的软件设计方法，确立集成环境下的总体技术框架和信息集成模型；采用面向对象的方法，剖析面向电网设备的特征建模，确定创建类的层次、层次的属性分配以及基于设备组件的E-R模型；引进用命令语言的思想处理组件的设计和用户定制图元的个性化设计方法，解决操作组件的个性化设计问题。采用基于数字化设备功能特征建模的原理和方法，引入一个或多个数字化功能特征属性来统一描述智能化功能设计模型。考虑到电网设计的多样性，根据间隔线路设备的物理位置（存在性）和操作性质（状态关系）特征，确定基于本文提出的两个设备与状态存在性定理来建立其拓扑关系，即通过建立位置（CP）和状态（ST）的数字化模型来确定间隔线路的位置拓扑和设备的状态拓扑，基于知识的系统模型中，操作规程约束的规则推理和案例推理基于Petri网的可达树来构造，其可达性由间隔线路的位置拓扑和设备的状态拓扑来设置，每个规则由一个迁移（transition）来表示，规则的先行是输入点，结果是输出点。研究变电站线路设备的组成机理以及设备组件智能化几何连接等构造关系，确定一个基于间隔线路的图形设计方法，提供给用户一个快速设计特定变电站的图形设计环境。同时，为了快速形成相似的间隔线路，基于相似性原理，提出间隔线路的克隆操作思想及方法，并应用于间隔线路的设计，大大提高了图形设计的效率。针对变电站的多样性和操作语言生成的复杂性，具体分析操作语言的生成特点，利用基于数据挖掘技术的背景知识的处理方法，有创新地提出采用概念分层和谓词命题描述操作语言的方法，有效地解决了操作语言的原型完整表示问题。此方法通过用较高层概念替换较低层的概念实现操作语言的数据概化，概化后的数据更有意义、更容易理解，从而使得发现的模式更易于表达间隔线路的构造关系。通过以上的分析和研究，本论文着重解决了系统开发的几个关键技术问题：⑴基于间隔线路模块建模进行研究解决快速构造图形系统的问题；⑵操作语言匹配问题；⑶基于规则的约束建模问题。采用了特征技术、数据挖掘技术、Petri网技术、人工智能技术及其理论来解决相关的关键问题，探索出开发此类系统的基本途径和建模方法。总之，问题的研究解决为系统实现通用化、智能化，提供开发策略与方法，从而为软件走向商品化提供了一种具有独创性的设计途径。开发的系统已经通过了鉴定并达到国内领先水平（成果登记号：200054004），获2002年广西自治区（省）科技进步三等奖，通过在近30个不同类型的变电站的应用表明，本文研究的方法和采用的技术是有效的。