CN103020219B - 一种用于电网故障诊断的基于网络的专家系统工具 - Google Patents

Abstract

一种用于电网故障诊断的基于网络的专家系统工具：包括专家系统外壳以及智能故障诊断及控制范例；专家系统外壳包含知识库、数据库、推理机以及图形用户界面；知识库分变量段、规则段和疑问段；数据库表分：识别区、问题区和答案区；通过键入与查询信息相关的关键字，就可以进入到数据库中；而后，显示出所有与关键字相关的问题；推理机提供系统控制，包括：匹配规则、选择规则和执行规则。本发明能够处理各种对象的故障，如变压器、交直流电机、以及各种类型的配用电设备，能够模仿专家，基于获取的知识，利用知识库和数据库来推理故障场景。使用起来简单、灵活且友好。可以离线独立运行，也可以基于网络运行。

Description

一种用于电网故障诊断的基于网络的专家系统工具

技术领域

本发明涉及一种专家系统工具，尤其是一种用于电网故障诊断的基于网络的专家系统工具。

背景技术

在电力系统配网自动化系统中，供电部门总是期望各种电力设备安全正常地运行，在实现这个目标的过程中，专家系统扮演着很重要的角色。然而传统的专家系统是基于PC的，由于专家系统需要一个大型的网络进行传播，因此传统方式显得捉襟见肘。互联网的到来深深地影响着现代配网自动化系统，基于网络的专家系统应运而生。目前专家系统所采用的局域网方式已经逐步地被可随时随地获取的万维网所取代了。

如今的配电网系统中，部署了大量的状态监测、诊断、控制以及数据获取的工具和系统。这产生了很多的问题，比如网络中许多数据源的数据需要传播、大量数据需要解析、数据解析出来后需要针对故障给出正确的诊断等等。

现有的基于PC的专家系统难以及时传输、处理海量的数据、更做不到将数据分析给出正确的诊断。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种用于电网故障诊断的基于网络的专家系统工具，能够处理大量的数据、可以将数据转化为可用的信息且能够在正确的时间向合适的人提供正确的信息。

解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种用于电网故障诊断的基于网络的专家系统工具，其特征是：包括专家系统外壳以及智能故障诊断及控制范例；所述的专家系统外壳包含知识库、数据库、推理机以及图形用户界面；

所述的知识库中数据来源于不同区域专家的推理、故障事件历史数据、以及通过简单IF-THEN规则形成的数据，知识库主要分为三个部分：变量段、规则段和疑问段；变量段定义知识库中所有的变量，规则段定义所有的可以用来代表知识的规则，疑问段包含了所有的问题以及选项，以生产规则的形式进行存储，且包含着if-else规则；

所述的数据库是用来进行信息的收集和存储，数据均以问题和答案的形式存储在数据库中，专家系统外壳的数据库表分为三个区域：识别区、问题区和答案区；通过键入与查询信息相关的关键字，就可以进入到数据库中；而后，显示出所有与关键字相关的问题；

所述的推理机提供系统控制，其利用专家领域的知识来了解清楚现状，然后给出推理信息，推理机的机制是通过知识库的规则将用户输入的问题和答案之间建立连接，并可以进行持续的会话，直到最终获得结论；推理机可以被看作一种有限状态机，包括三个动作状态：匹配规则、选择规则、以及执行规则；在第一个匹配规则的状态，推理机查询所有满足当前数据存储内容的规则，并给出用于进一步执行的候选项，这些候选项统称为冲突集；接着推理机将冲突集传递给第二个状态，即选择规则；在这个状态，若干个选择策略将由推理机决定到底哪一条规则会被实际执行；

最后，选择的实例化传递到第三个状态，即执行规则，此时推理机以实例化的数据作为参数，执行或者抛弃选定的规则；

所述的图形用户界面包括三个部分：

1）输入界面

输入界面采用C#.NET技术开发，通过GUI管理员页面来访问程序包，使专家意见以文本格式作为知识文档进行上传，且允许专家或者专业工程师作为管理员主动更新数据表；

2）用户界面

用户界面采用C#.NET技术开发，通过GUI用户页面来访问程序包，允许创建新用户且允许用户咨询专家系统以获得决策支持；

3）工作存储器

工作存储器用来存储专家系统获取的故障信息；

所述的智能故障诊断及控制范例是基于专家系统外壳所开发的，该范例利用专家系统进行电力系统故障诊断和控制调用；通过采集大量的数据来实现，数据由知识工程师从现场专家、故障发生时的历史数据等处采集。获取的数据转化为IF-THEN规则的形式存储在知识库中，或者转化为问题和答案形式存储在数据表里。

所述的知识库中所有采集到的数据首先按照各种设备的名称、故障症状、故障原因以及解决方法的格式列成表格，然后转换成决策树，最后形成专家系统知识库中的规则。

专家系统工具包可以在网络上建立服务器，支持互联网和局域网，因而分散在各地的用户都可以使用这个工具包。当选择知识库时，用户会进入一个问答片段，让用户选择故障的症状表现。当选择数据库时，页面提供给用户一个搜索引擎，用户可以键入相关设备的关键字来进行搜索，从而得到详细的答案。

本发明利用广泛且大量的信息和采集到的数据，针对配网自动化系统进行故障诊断和控制，具有友好的图形用户界面、一个连接到知识库的专家系统外壳链接、以及一个连接到数据库的数据库工具链接。这三个方面都是基于标准技术开发的，如C#.NET、ASP.NET、MSAccess数据库工具、以及动态链接库（DLL）文件。

有益效果：本发明能够处理各种对象的故障，如变压器、交直流电机、以及各种类型的配用电设备。该系统能够模仿专家，基于获取的知识，利用知识库和数据库来推理故障场景。使用起来简单、灵活且友好。可以离线独立运行，也可以基于网络运行。

附图说明

图1为本发明的基于网络的专家系统外壳工具的结构示意图；

图2为专家系统知识库的典型格式示意图。

具体实施方式

如图1所示，为本发明的基于网络的专家系统外壳工具的结构示意图。

以下是一个利用本发明的专家系统工具来进行故障诊断和清除的例子。

基于变电站的变压器，由于与变压器配套安装了各种信息量采集的传感器或录波器，所以当变压器当前的运行值偏离规定值时，操作员可以很轻易的发现，然后在本发明的专家系统工具的用户界面中选择故障变压器的型号以及相应的故障症状（如温度过高等）。此时程序包依次查询数据库中此类变压器的相关信息，同时推理机根据知识库进行推理判断，最终显示出变压器故障清除的解决方案。

仿照上述方法，关于配网以及电力系统设备的任何故障，都可以很容易的通过智能故障诊断和控制范例来解决。从故障中采集的大量数据都被存储在程序工具包的知识库和数据库中。基于这些采集到的数据，程序包中的每种设备都会形成相应的表、决策树以及知识库规则。

易扩展性是基于网络的专家系统工具的主要特点，所以当新设备加入时，开发的专家系统工具中的知识库规则和数据库数据都会进行相应的更新。同时，这个工具包还可以在网络上建立服务器，支持互联网和局域网，所以全球各地的用户都可以使用这个工具包。新用户通过注册，输入用户名和密码就可以登录到系统中来。登陆页面连接了用户和显示选择设备的主页。在网页上点击所需设备的图像，可以将用户转到相应的设备页面，然后给出所选设备的知识库或者数据库选项。当选择知识库时，用户会进入一个问答片段，让用户选择故障的症状表现。在最终向用户给出发生故障的解决方案后，问答片段结束。当选择数据库时，页面提供给用户一个搜索引擎，用户可以键入相关设备的关键字来进行搜索，从而得到详细的答案。这个页面让用户很自由地从知识库转向数据库。

登陆管理员的用户名和密码可以登入管理员页面，很方便的随时上传新加入的知识库，并更新已存在的数据库。专家系统工具包只要在互联网上建立服务器，或者在本地局域网建立主机，所有注册的用户都可以无限制的使用。用户可以通过各种浏览器使用专家系统工具包，不需要了解关于工具包的专业技术，只需要输入网址、进入登陆界面，就可以使用它来进行故障诊断和控制。

相比较传统的只支持单一用户、只兼容有限知识库的专家系统结构，本发明中开发的专家系统外壳工具，完美支持知识库以及数据库，并允许全球各地若干用户同时在线使用。如果现场需要专家数据和专家知识意见，但是苦于缺乏专业人员，或者现场人员不能从不同方面给出专业意见时，基于网络专家系统外壳开发的工具便是解决此类问题最佳的方法。

Claims (2)

1.一种用于电网故障诊断的基于网络的专家系统工具，其特征是：包括专家系统外壳以及智能故障诊断及控制范例；所述的专家系统外壳包含知识库、数据库、推理机以及图形用户界面；

所述的知识库中数据来源于不同区域专家的推理、故障事件历史数据、以及通过简单IF-THEN规则形成的数据，知识库主要分为三个部分：变量段、规则段和疑问段；变量段定义知识库中所有的变量，规则段定义所有的可以用来代表知识的规则，疑问段包含了所有的问题以及选项，以生产规则的形式进行存储，且包含着if-else规则；

所述的数据库是用来进行信息的收集和存储，数据均以问题和答案的形式存储在数据库中，专家系统外壳的数据库表分为三个区域：识别区、问题区和答案区；通过键入与查询信息相关的关键字，就可以进入到数据库中；而后，显示出所有与关键字相关的问题；

所述的推理机提供系统控制，其利用专家领域的知识来了解清楚现状，然后给出推理信息，推理机的机制是通过知识库的规则将用户输入的问题和答案之间建立连接，并可以进行持续的会话，直到最终获得结论；推理机可以被看作一种有限状态机，包括三个动作状态：匹配规则、选择规则、以及执行规则；在第一个匹配规则的状态，推理机查询所有满足当前数据存储内容的规则，并给出用于进一步执行的候选项，这些候选项统称为冲突集；接着推理机将冲突集传递给第二个状态，即选择规则；在这个状态，推理机基于若干个选择策略决定到底哪一条规则会被实际执行；

最后，选择的实例化传递到第三个状态，即执行规则，此时推理机以实例化的数据作为参数，执行或者抛弃选定的规则；

所述的图形用户界面包括三个部分：

1）输入界面

输入界面采用C#.NET技术开发，通过GUI管理员页面来访问程序包，使专家意见以文本格式作为知识文档进行上传，且允许专家或者专业工程师作为管理员主动更新数据表；

2）用户界面

用户界面采用C#.NET技术开发，通过GUI用户页面来访问程序包，允许创建新用户且允许用户咨询专家系统以获得决策支持；

3）工作存储器

工作存储器用来存储专家系统获取的故障信息；

所述的智能故障诊断及控制范例是基于专家系统外壳所开发的，该范例利用专家系统进行电力系统故障诊断和控制调用；通过采集大量的数据来实现，数据由知识工程师从现场专家、故障发生时的历史数据处采集；获取的数据转化为IF-THEN规则的形式存储在知识库中，或者转化为问题和答案形式存储在数据库中的数据表里。

2.根据权利要求1所述的用于电网故障诊断的基于网络的专家系统工具，其特征是：所述的知识库中所有采集到的数据首先按照各种设备的名称、故障症状、故障原因以及解决方法的格式列成表格，然后转换成决策树，最后形成专家系统知识库中的规则。