CN104361105A - 基于本体推理的配电网模型及拓扑校验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于本体推理的配电网模型及拓扑校验方法，包括以下步骤：1）配电网模型语法校验的输入；2）进行配电网模型语法校验；3）配电网模型语法校验的输出；4）配电网模型拓扑校验的输入；5）进行配电网模型拓扑校验；6）配电网模型拓扑校验的输出。本发明的基于本体推理的配电网模型及拓扑校验方法，指从语法、拓扑两个方面对配电网模型的完整性和正确性进行验证，可根据应用的需求进行定制，柔性、可灵活配置，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及电力生产调度技术领域，具体涉及一种基于本体推理的配电网模型及拓扑校验方法。
背景技术
配电网模型在电力生产调度中有非常重要的应用，如辅助转供电方案分析、业扩辅助报装、拓扑拼接、线损计算、准实时数据展现等。目前，典型的配电网模型维护和应用模式是：地理信息系统(geography information system，GIS)负责配网建模并可导出遵循IEC 61970/IEC 61968标准的图、模文件， 生产管理系统(production management system，PMS)维护设备参数信息，配电自动化系统(Distribution Automatic System，DMS)通过信息交互总线接入外系统的图、模、参数信息，建立内部系统的电网模型。
对配电自动化系统，模型的源端是外部系统，一般而言，配电网模型的源端系统是地理信息系统，配电自动化系统作为实时运行系统，对导入模型的完整性和正确性要求高，任何细小的错误在配电自动化系统中都可能被放大，如设备模型电气连接关系的错误会在模型合并时被无限放大，所以配电自动化系统在导入模型时，模型校验是必须把好的关口。
目前，配电自动化系统的模型校验，主要是两种方式实现：
（1）编写代码实现规则校验和系统读取保存配置文件校验，代码实现规则校验，这是很原始的实现方式，对导入模型文件通过代码实现规则校验，如对导入模型文件，代码需编写规则判断单线图模型不能没有出线开关(否则无法找到拓扑起点，导致模型拼接失败)，馈线段模型的关键属性不能缺失(馈线段名称、长度、单位电阻、重载限值)，出线开关在配网侧所连设备不是馈线段(会导致主配网拓扑拼接失败)等，这种方式维护成本高，任何需求的变化都要对代码进行修改，不便于配置和以后的扩展；
（2）配置文件规则校验：这种方式主要保存到XML文件中，是利用XML的可扩展性、结构化和跨平台的特点，建立基于XML的数据校验配置模型，但设备种类繁多，对应多种拷贝，多对多关系的不便于查看和维护。
发明内容
本发明所解决的技术问题是克服现有技术中对配电自动化系统的模型校验，维护成本高，不便于配置和以后的扩展，多对多关系的不便于查看和维护的问题。本发明的基于本体推理的配电网模型及拓扑校验方法，指从语法、拓扑两个方面对配电网模型的完整性和正确性进行验证，可根据应用的需求进行定制，柔性、可灵活配置，具有良好的应用前景。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于本体推理的配电网模型及拓扑校验方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤（1），配电网模型语法校验的输入
输入包含模型和模型模式，模型的描述语言为RDF语言，模型模式的描述语言选择OWL语言；
步骤（2）进行配电网模型语法校验
基于完整性约束推理机，将OWL语言的模型模式转换为SPARQL查询语句，在SPARQL查询语句下对RDF语言描述的模型进行查询式验证，输出冲突信息；
步骤（3）配电网模型语法校验的输出
输出为模型与模型模式的冲突信息，包括类型错误、属性名称错误、对象属性关联错误、属性与其基数约束冲突；
步骤（4）配电网模型拓扑校验的输入
输入包含拓扑单元和规则单元，拓扑单元为抽象的电力设备连接关系描述语言为RDF语言，规则单元为按照规则推理引擎提供的规则语法和验证目标定义的；
步骤（5）进行配电网模型拓扑校验
基于规则推理机，根据规则单元对拓扑单元进行快速搜索和匹配，实现对拓扑单元的校验；
步骤（6）配电网模型拓扑校验的输出
输出为拓扑单元与规则单元相匹配的内容中出现的错误的电气连接关系。
前述的基于本体推理的配电网模型及拓扑校验方法，其特征在于：步骤（2）完整性约束推理机为Pellet ICV完整性约束推理机。
前述的基于本体推理的配电网模型及拓扑校验方法，其特征在于：步骤（2）在SPARQL查询语句下对RDF语言描述的模型进行查询式验证，包括命名校验、属性校验、系统导入校验。
前述的基于本体推理的配电网模型及拓扑校验方法，其特征在于：步骤（5）规则推理机为Jena规则推理机。
前述的基于本体推理的配电网模型及拓扑校验方法，其特征在于：步骤（5）对拓扑单元的校验，包括端子数目校验、节点校验、电压等级校验、拓扑关系校验。
本发明的有益效果是：本发明的基于本体推理的配电网模型及拓扑校验方法，指从语法、拓扑两个方面对配电网模型的完整性和正确性进行验证，可根据应用的需求进行定制，柔性、可灵活配置，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的基于本体推理的配电网模型及拓扑校验方法的流程图。
图2是本发明的Pellet ICV完整性约束推理机的校验流程图。
图3是本发明的Jena规则推理机的校验流程图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
如图1所示，基于本体推理的配电网模型及拓扑校验方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤（1），配电网模型语法校验的输入
输入包含模型和模型模式，模型的描述语言为RDF(Resource Description Framework)语言，模型模式的描述语言选择OWL(Ontology Web Language)语言；
步骤（2）进行配电网模型语法校验
基于完整性约束推理机，将OWL语言的模型模式转换为SPARQL查询语句，在SPARQL(Simple Protocol and RDF Query Language)查询语句下对RDF语言描述的模型进行查询式验证，输出冲突信息，包括命名校验、属性校验、系统导入校验，其中
命名校验包括设备模型名称是否符合规范、属性名称是否符合规范；
属性校验包括设备对象包含的属性是否完整(关键属性)、属性所属的对象类型是否正确、属性出现次数是否在允许的范围内、数据类型属性的取值范围是否在允许的范围内、对象类型数型关联的对象是否存在、类型是否正确；
系统导入校验包括量测模型校验：量测(Measurement)必须关联量测类型和设备；设备关联关系校验：找出关联关系错误的设备，如设备所属的容器错误等；
步骤（3）配电网模型语法校验的输出
输出为模型与模型模式的冲突信息，包括类型错误、属性名称错误、对象属性关联错误、属性与其基数约束冲突；
步骤（4）配电网模型拓扑校验的输入
输入包含拓扑单元和规则单元，拓扑单元为抽象的电力设备连接关系描述语言为RDF语言，规则单元为按照规则推理引擎提供的规则语法和验证目标定义的；
步骤（5）进行配电网模型拓扑校验
基于规则推理机，根据规则单元对拓扑单元进行快速搜索和匹配，实现对拓扑单元的校验，包括端子数目校验，设备的端子数目错误(双端设备端子数目不等于2、设备无端子等)；节点校验，找出两端节点号相同的双端设备等；电压等级校验，中压配电网没有连接不同电压等级的变压器，通过节点相连的设备的电压等级相同，否则发生错误；拓扑关系校验，馈线出现合环等，如图3所示，校验过程如下，
（1）根据定义规则的需要定义过程原语(Procedure built-ins)并注册，实现对规则推理引擎功能的扩展；（2）根据验证需要定义规则；（3）将规则和拓扑导入规则推理引擎；（4）启动规则推理引擎，输出验证结果；
步骤（6）配电网模型拓扑校验的输出
输出为拓扑单元与规则单元相匹配的内容中出现的错误的电气连接关系。
步骤（2）完整性约束推理机为Pellet ICV完整性约束推理机，如图2所示，其为本体推理机的一种，通过解释OWL语言公理与完整性约束语义，并自动生成SPARQL查询，一般情况下，本体推理是基于“开放世界假定”，开放世界假定指当前没有陈述的事情是未知的假定。在开放世界假定的前提下，没有明确的包含本体中的所有元组，都被暗含的假定为是未知的事实而不是假的，在这种假定环境下，本体推理机检查本体一致性的功能不能应用于严格的约束检查，所以完整性约束推理机工作的环境应为封闭世界假定，即如果个体对象在本体中没有明确的定义，那么就认为是错误的，唯一命名假定指的是同一事物只能有唯一的标识符(identifier)，否则就认为是错误的；
步骤（5）规则推理机为Jena规则推理机，Jena规则推理机可以定义RDF，OWL定义的公理以外的各种自定义规则，具有更广泛的用途，Jena规则推理机对RDF文件的推理提供了前向链引擎、后向链引擎和混合规则引擎，前向链基于标准的多模式快速匹配算法RETE，后向链支持标注，即会把前面某个目标进行的计算记录下来，并在将来满足相似目标时重新使用，混合规则引擎结合了前向链和后向链，当前向链接产生的规则可以断言后向链的规则时，就可以把这些规则传递给后向链引擎，除了前向链的多模式快速匹配和后向链的标注，规则推理引擎还提供了过程原语(Procedure built-ins)，规则推理引擎本身有一个原语库，使用者也可以通过注册新的过程原语，对通用规则引擎进行扩展。
规则推理引擎提供给外部的接口包含两个部分：推理文本；规则(Custom rules)，推理文本是做推理知识的载体，Jena通用规则引擎能够理解的知识描述语言是RDF或TTL(Terse RDF Triple Language，简易RDF三元组语言)。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.基于本体推理的配电网模型及拓扑校验方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤（1），配电网模型语法校验的输入
输入包含模型和模型模式，模型的描述语言为RDF语言，模型模式的描述语言选择OWL语言；
步骤（2）进行配电网模型语法校验
基于完整性约束推理机，将OWL语言的模型模式转换为SPARQL查询语句，在SPARQL查询语句下对RDF语言描述的模型进行查询式验证，输出冲突信息；
步骤（3）配电网模型语法校验的输出
输出为模型与模型模式的冲突信息，包括类型错误、属性名称错误、对象属性关联错误、属性与其基数约束冲突；
步骤（4）配电网模型拓扑校验的输入
输入包含拓扑单元和规则单元，拓扑单元为抽象的电力设备连接关系描述语言为RDF语言，规则单元为按照规则推理引擎提供的规则语法和验证目标定义的；
步骤（5）进行配电网模型拓扑校验
基于规则推理机，根据规则单元对拓扑单元进行快速搜索和匹配，实现对拓扑单元的校验；
步骤（6）配电网模型拓扑校验的输出
输出为拓扑单元与规则单元相匹配的内容中出现的错误的电气连接关系。
2.根据权利要求1所述的基于本体推理的配电网模型及拓扑校验方法，其特征在于：步骤（2）完整性约束推理机为Pellet ICV完整性约束推理机。
3.根据权利要求1所述的基于本体推理的配电网模型及拓扑校验方法，其特征在于：步骤（2）在SPARQL查询语句下对RDF语言描述的模型进行查询式验证，包括命名校验、属性校验、系统导入校验。
4.根据权利要求1所述的基于本体推理的配电网模型及拓扑校验方法，其特征在于：步骤（5）规则推理机为Jena规则推理机。
5.根据权利要求1所述的基于本体推理的配电网模型及拓扑校验方法，其特征在于：步骤（5）对拓扑单元的校验，包括端子数目校验、节点校验、电压等级校验、拓扑关系校验。
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