CN103258255A - 一种适用于电网管理系统的知识发现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适用于电网管理系统的知识发现方法，包括以下步骤：选定对其进行知识发现的决策事件；提取与决策事件相关的数据；将与决策事件相关的数据转化为对应分类问题的示例；训练出决策树分类模型；提取对应所述决策事件的知识。本发明提供的适用于电网管理系统的知识发现方法，通过将电网管理系统过程中蕴含的隐性知识转化为可被系统分析和识别的显性知识，从而提高电力系统的运行效率和电网的整体智能化水平。
Description
技术领域
本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种适用于电网管理系统的知识发现方法。
背景技术
智能电网是21世纪电力系统的重大科技创新，而知识的应用是电网智能化的直接表现之一。电力系统中大量的判断逻辑和操作规则被固化在软硬件系统当中，降低系统灵活性的同时增加了系统更新和维护的代价。在电力系统包含的各类生产运行管理系统中，存在着大量的电网基础知识和专家经验知识，它们未能以有效的合理的表达方式被业务应用系统所接受，而是以各自形式存在于文档或专家头脑中。如果能将这些知识表达成系统可理解的形式化描述，并应用于辅助智能决策，将能够大幅提高系统的运行效率和电网的智能化水平。经由统一、合理的表达方式、模型和具体的领域知识构成的知识库，保证知识可以在电网各环节间无歧义的流通，增强各类生产管理控制系统辅助决策能力，将是电网智能化建设迈出的重要一步。
然而随着电网智能化发展，电网管理系统收集了越来越多的数据。海量数据环境下智能化系统的协调与控制规则越发复杂，大量、复杂、冗余的信息超出系统所能接受、处理和有效利用的范围，难以及时、有效地整合、组织成为对电网进行监控、管理所需的知识。因此，从海量数据中发现有效知识，提高信息的可用性以及电力系统的运行效率，就变得非常重要。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种适用于电网管理系统的知识发现方法，通过将电网管理系统过程中蕴含的隐性知识转化为可被系统分析和识别的显性知识，从而提高电力系统的运行效率和电网的整体智能化水平。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
提供一种适用于电网管理系统的知识发现方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：选定对其进行知识发现的决策事件；
步骤2：提取与决策事件相关的数据；
步骤3：将与决策事件相关的数据转化为对应分类问题的示例；
步骤4：训练出决策树分类模型；
步骤5：提取对应所述决策事件的知识。
所述步骤2中，从所述电网管理系统的海量数据中提取与决策事件相关的数据。
所述步骤3中，对与决策事件相关的数据提取特征值，并给特征值加上相应的类别标签，将与决策事件相关的数据转化为对应分类问题的示例。
所述特征值为离散型的或连续型的。
所述步骤4中，通过知识发现框架将对应分类问题的示例作为训练例，训练出决策树分类模型。
所述步骤4包括以下步骤：
步骤40：起始动作；
步骤41：使用多核集成算法在原始的训练集S上，训练出分类精度高的分类模型E；
步骤42：使用分类精度高的分类模型E对原始训练集S中的n个示例依次进行预测，用预测的类别代替原始的类别标签，将修改后的训练集记为S1；
步骤43：随机生成了新示例的特征值，然后用分类模型E对新示例进行预测，用预测的类别作为新示例的类别标签，再将其加入到训练集S1中，记扩大后的训练集为S2；
步骤44：使用决策树算法在训练集S2上，训练出决策树分类模型；
步骤45：结束。
所述步骤42包括以下步骤：
步骤420：起始动作；
步骤421：将训练示例指示器i设置为0；
步骤422：训练示例指示器i加1；
步骤423：用训练出的分类精度高的分类模型E对第i个训练示例xi做预测，预测类别记为y′i；
步骤424：若预测类别y′i和原来类别yi相同，则直接执行步骤425；若预测类别y′i和原来类别yi不同，则用预测类别y′i代替原来的类别yi后，执行步骤425；
步骤425：判断原始训练集S中的n个示例是否都已被预测，若是，则返回步骤422继续处理下一个示例，若否则转步骤426；
步骤426：结束。
所述步骤5中，从训练出的决策树分类模型中提取对应所述决策事件的知识：
A)若需在对应的分类问题中标示出具有示例特征值的属性，则将决策树前n层的结点上的属性输出，n由用户指定；
B)若需提取决策事件的决策规则，则将每条从根结点到叶子结点的路径，转化为规则的形式表示并输出。
所述知识包括电网基础知识和专家经验知识；所述电网基础知识多以文档为载体，规定了各种电力操作规则；所述专家经验知识多以日志为载体，记录了专家处理各种紧急情况和事件的流程。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
（1）将知识发现技术应用于电网管理系统中；通过将系统过程中蕴含的隐性知识转化为可被系统分析和识别的显性知识，从而提高电力系统的运行效率和电网的整体智能化水平。
（2）针对每一决策事件，可以提取出对应这一决策的知识；该方法首先将每一判断决策事件表示成一个分类问题，决策所依据的各个条件是分类问题的特征，而决策的结果所采取的不同行动，则是分类问题中不同的类别。
（3）利用机器学习方法训练出既可理解又具有高分类精度的分类模型。为达到这一目的，本发明采用了两阶段学习框架，在第一阶段，为了达到高的分类精度，本发明中使用了多核集成学习方法对训练数据进行扩充和去噪处理；为了便于提取知识，本发明中使用的是决策树模型。
（4）从建好的分类模型中提取出知识；本发明中提取的知识的表现形式可以是标示出对这个特定决策问题最相关的影响因素，也可以直接是用于此决策的决策规则。
附图说明
图1是适用于电网管理系统的知识发现方法流程图；
图2是使用知识发现框架训练出决策树分类模型的流程图；
图3是使用分类精度高的分类模型E对原始训练集S中的n个示例进行预测的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1，提供一种适用于电网管理系统的知识发现方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：选定对其进行知识发现的决策事件；
步骤2：提取与决策事件相关的数据；
步骤3：将与决策事件相关的数据转化为对应分类问题的示例；
步骤4：训练出决策树分类模型；
步骤5：提取对应所述决策事件的知识。
所述步骤2中，从所述电网管理系统的海量数据中提取与决策事件相关的数据。
所述步骤3中，对与决策事件相关的数据提取特征值，并给特征值加上相应的类别标签，将与决策事件相关的数据转化为对应分类问题的示例。
所述特征值为离散型的或连续型的。
如图2，所述步骤4中，通过知识发现框架将对应分类问题的示例作为训练例，训练出决策树分类模型。
所述步骤4包括以下步骤：
步骤40：起始动作；
步骤41：使用多核集成算法在原始的训练集S上，训练出分类精度高的分类模型E；
步骤42：使用分类精度高的分类模型E对原始训练集S中的n个示例依次进行预测，用预测的类别代替原始的类别标签，将修改后的训练集记为S1；
步骤43：随机生成了新示例的特征值，然后用分类模型E对新示例进行预测，用预测的类别作为新示例的类别标签，再将其加入到训练集S1中，记扩大后的训练集为S2；
步骤44：使用决策树算法在训练集S2上，训练出决策树分类模型；
步骤45：结束。
如图3，使用分类精度高的分类模型E对原始训练集S中的n个示例进行预测包括以下步骤：
步骤420：起始动作；
步骤421：将训练示例指示器i设置为0；
步骤422：训练示例指示器i加1；
步骤423：用训练出的分类精度高的分类模型E对第i个训练示例xi做预测，预测类别记为y′i；
步骤424：若预测类别y′i和原来类别yi相同，则直接执行步骤425；若预测类别y′i和原来类别yi不同，则用预测类别y′i代替原来的类别yi后，执行步骤425；
步骤425：判断原始训练集S中的n个示例是否都已被预测，若是，则返回步骤422继续处理下一个示例，若否则转步骤426；
步骤426：结束。
所述步骤5中，从训练出的决策树分类模型中提取对应所述决策事件的知识：
C)若需在对应的分类问题中标示出具有示例特征值的属性，则将决策树前n层的结点上的属性输出，n由用户指定；
D)若需提取决策事件的决策规则，则将每条从根结点到叶子结点的路径，转化为规则的形式表示并输出。
所述知识包括电网基础知识和专家经验知识；所述电网基础知识多以文档为载体，规定了各种电力操作规则；所述专家经验知识多以日志为载体，记录了专家处理各种紧急情况和事件的流程。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种适用于电网管理系统的知识发现方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1：选定对其进行知识发现的决策事件；
步骤2：提取与决策事件相关的数据；
步骤3：将与决策事件相关的数据转化为对应分类问题的示例；
步骤4：训练出决策树分类模型；
步骤5：提取对应所述决策事件的知识。
2.根据权利要求1所述的适用于电网管理系统的知识发现方法，其特征在于：所述步骤2中，从所述电网管理系统的海量数据中提取与决策事件相关的数据。
3.根据权利要求1所述的适用于电网管理系统的知识发现方法，其特征在于：所述步骤3中，对与决策事件相关的数据提取特征值，并给特征值加上相应的类别标签，将与决策事件相关的数据转化为对应分类问题的示例。
4.根据权利要求3所述的适用于电网管理系统的知识发现方法，其特征在于：所述特征值为离散型的或连续型的。
5.根据权利要求1所述的适用于电网管理系统的知识发现方法，其特征在于：所述步骤4中，通过知识发现框架将对应分类问题的示例作为训练例，训练出决策树分类模型。
6.根据权利要求4所述的适用于电网管理系统的知识发现方法，其特征在于：所述步骤4包括以下步骤：
步骤40：起始动作；
步骤41：使用多核集成算法在原始的训练集S上，训练出分类精度高的分类模型E；
步骤42：使用分类精度高的分类模型E对原始训练集S中的n个示例依次进行预测，用预测的类别代替原始的类别标签，将修改后的训练集记为S1；
步骤43：随机生成了新示例的特征值，然后用分类模型E对新示例进行预测，用预测的类别作为新示例的类别标签，再将其加入到训练集S1中，记扩大后的训练集为S2；
步骤44：使用决策树算法在训练集S2上，训练出决策树分类模型；
步骤45：结束。
7.根据权利要求6所述的适用于电网管理系统的知识发现方法，其特征在于：所述步骤42包括以下步骤：
步骤420：起始动作；
步骤421：将训练示例指示器i设置为0；
步骤422：训练示例指示器i加1；
步骤423：用训练出的分类精度高的分类模型E对第i个训练示例xi做预测，预测类别记为y′i；
步骤424：若预测类别y′i和原来类别yi相同，则直接执行步骤425；若预测类别y′i和原来类别yi不同，则用预测类别y′i代替原来的类别yi后，执行步骤425；
步骤425：判断原始训练集S中的n个示例是否都已被预测，若是，则返回步骤422继续处理下一个示例，若否则转步骤426；
步骤426：结束。
8.根据权利要求1所述的适用于电网管理系统的知识发现方法，其特征在于：所述步骤5中，从训练出的决策树分类模型中提取对应所述决策事件的知识：
A)若需在对应的分类问题中标示出具有示例特征值的属性，则将决策树前n层的结点上的属性输出，n由用户指定；
B)若需提取决策事件的决策规则，则将每条从根结点到叶子结点的路径，转化为规则的形式表示并输出。
9.根据权利要求1-8任一所述的适用于电网管理系统的知识发现方法，其特征在于：所述知识包括电网基础知识和专家经验知识；所述电网基础知识多以文档为载体，规定了各种电力操作规则；所述专家经验知识多以日志为载体，记录了专家处理各种紧急情况和事件的流程。
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