CN107748819A - 一种基于自然语言处理的电气二次设备建模方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于自然语言处理的电气二次设备建模方法及系统，包括：分别定义不同的二次设备类型和继电保护元件的名称规则；从信号点名称中分别识别出一次设备类型和名称、二次设备类型和名称以及信号类型；此时逐个解析继电保护信号点名称，将识别的二次设备添加到模型中，并增加与一次设备的关联以及与继电保护信号点的关联信息；在继电保护信号点被维护修改后，更新二次设备模型；本发明有益效果：能够有效利用现有电网模型资源，解决电气二次设备自动建模问题，提高工作效率，实现二次设备与一次设备、继电保护信号点自动关联，避免人工关联时可能发生的错误。

Description

一种基于自然语言处理的电气二次设备建模方法及系统

技术领域

本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种基于自然语言处理的电气二次设备建模方法及系统。

背景技术

电网系统中的设备分为一次设备、二次设备。用于输送或调节高压电能的设备，称为一次设备，一次设备具有较高电压等级。对一次设备和输电环境起到测量、控制、保护等作用的设备，称为二次设备，设备电压等于家用电或更低。在实际电网中，每个一次设备上通常配备多个二次设备，这些二次设备是不同厂家、不同型号、不同用途的。每个二次设备在运行中随着被监视设备的电气量、物理量、内部元件等的变化，利用继电器原理向监控系统发出各种信号，这些信号统称为继电保护信号，属于遥信信号。

要实现电网遥信信号分析系统，需要具备完善的变电站电气二次设备模型，才能进行遥信信号相关性分析和辅助决策。

目前，在各级电网监控中心利用电网监控平台对电网进行监视，主要完成对变电站遥信信号的接收、记录和展现，在电网监控平台的基础上构建应用系统时，通常使用电网监控平台提供的电网模型，但是现有的电网监控平台都只定义了变电站继电保护信号点，没有对二次设备模型的定义。传统的模型构建技术，需要人工操作建模工具，在模型中逐个添加二次设备，为二次设备填写类型、填写等信息，通过人工选择的方式形成二次设备与一次设备、继电保护信号点之间的关联信息，既费时费力，又存在人工填写设备信息、关联信息时发生错误的风险。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述难题，提供了一种基于自然语言处理的电气二次设备建模方法及系统，利用自然语言处理技术，通过处理继电保护信号名称，识别二次设备及与一次设备的关联，自动建立二次设备模型，并自动建立一次二次设备关联模型。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

本发明公开了一种基于自然语言处理的电气二次设备建模方法，包括：

1)对给定电网监视平台中的变电站继电保护信号点名称进行统计，分别定义不同的二次设备类型和继电保护元件的名称规则；

2)实现对单个继电保护信号点名称进行解析，从所述的信号点名称中分别识别出一次设备类型和名称、二次设备类型和名称以及信号类型；

3)在首次建立二次设备模型时，模型中还没有二次设备，此时逐个解析继电保护信号点名称，将识别的二次设备添加到模型中，并增加与一次设备的关联以及与继电保护信号点的关联信息；

4)在继电保护信号点被维护修改后，更新二次设备模型，此时将修改前和修改后的全部信号点进行对比，提取新增、删除或修改的继电保护信号点；然后，对提取的信号点名称逐个进行解析，对二次设备进行相应的新增、删除或修改，对所述二次设备与一次设备的关联信息以及与继电保护信号点的关联信息进行相应的新增、删除或修改。

进一步地，所述步骤(4)的具体方法为：

读取设备基础信息，再从二次设备模型数据库中读取已有的PSCIMDB信号集合，在初始阶段，二次设备模型数据库是没有继电保护信号的，在第一次执行自动建模后，二次设备模型数据库就有了继电保护信号；

从给定电网监视平台提供的源电网模型文件读取ScadaCim信号集合；

将ScadaCim信号集合与PSCIMDB信号集合进行对比，获得新增、删除、名称变更的信号，统称差异信号；

其中，ScadaCim信号集合指从源电网模型文件读取的源信号集合；PSCIMDB信号集合指从目标二次设备模型数据库中读取的目标信号集合。

本技术在进行具体实现时，定义Scada为监控平台系统，Cim为Scada系统采用的一种电网建模标准；定义PSCIMDB为二次设备模型数据库名称。

对差异信号进行遍历，逐个解析，获得该差异信号对应的一次设备和二次设备；

根据每个差异信号名称的解析结果，在目标电网模型中增加、删除、修改相应的设备信息，将二次设备模型的变化写入数据库。

进一步地，对差异信号进行遍历，逐个解析，具体为：

使用正向最大匹配和模糊识别方法，对差异信号名称从左向右进行词语切分和词义辨识，获得一次设备信息，若有多个一次设备，通过对设备类型和设备关系的分析，获得应作为该信号所属设备的一次设备；

对差异信号名称从左向右继续进行词语切分和词义辨识，获得二次设备名称、二次设备类型、信号类型；

将上述获得的一次设备信息和二次设备信息结果合并在一起，作为信号名称解析的输出结果。

本发明公开了一种基于自然语言处理的电气二次设备建模系统，包括：

用于对给定电网监视平台中的变电站继电保护信号点名称进行统计，分别定义不同的二次设备类型和继电保护元件的名称规则的装置；

用于实现对单个继电保护信号点名称进行解析，从所述的信号点名称中分别识别出一次设备类型和名称、二次设备类型和名称以及信号类型的装置；

用于在首次建立二次设备模型时，逐个解析继电保护信号点名称，将识别的二次设备添加到模型中的装置；用于增加识别的二次设备与一次设备的关联信息以及与继电保护信号点的关联信息的装置；

用于在继电保护信号点被维护修改后，更新二次设备模型的装置；

进一步地，所述用于在继电保护信号点被维护修改后，更新二次设备模型的装置具体包括：

用于读取设备基础信息，从二次设备模型数据库中读取已有的PSCIMDB信号集合的模块；

用于从给定电网监视平台提供的源电网模型文件读取ScadaCim信号集合的模块；

用于将ScadaCim信号集合与PSCIMDB信号集合进行对比，获得新增、删除、名称变更的差异信号的模块；

用于对差异信号进行遍历，逐个解析，获得该差异信号对应的一次设备和二次设备的模块；

用于根据每个差异信号名称的解析结果，在目标电网模型中增加、删除、修改相应的设备信息，将二次设备模型的变化写入数据库的模块。

进一步地，所述用于对差异信号进行遍历，逐个解析，获得该差异信号对应的一次设备和二次设备的模块具体包括：

用于使用正向最大匹配和模糊识别方法，对差异信号名称从左向右进行词语切分和词义辨识，获得一次设备信息的单元；若有多个一次设备，通过对设备类型和设备关系的分析，获得应作为该信号所属设备的一次设备；

用于对差异信号名称从左向右继续进行词语切分和词义辨识，获得二次设备名称、二次设备类型、信号类型的单元；

用于将上述获得的一次设备信息和二次设备信息结果合并在一起的单元；

用于输出信号名称解析结果的单元。

本发明的有益效果：

采用发明方法，能够有效利用现有电网模型资源，解决电气二次设备自动建模问题，提高工作效率，实现二次设备与一次设备、继电保护信号点自动关联，避免人工关联时可能发生的错误。

附图说明

图1是本发明二次设备模型增加或修改二次设备信息示意图；

图2为本发明对单个信号名称进行解析的过程示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进行详细说明：

基于自然语言处理的电气二次设备建模技术的应用步骤如下：

(1)对给定电网监视平台中的变电站继电保护信号点名称进行整理统计，分别定义各种二次设备类型和继电保护元件的名称规则。

(2)首次建立二次设备模型，处理全部继电保护信号点名称，第二次及以后更新二次设备模型，提取变化的继电保护信号点名称进行处理。

(3)对信号点名称进行解析，从信号点名称中识别一次设备、二次设备的类型和名称，二次设备有时分为多级。

(4)根据对信号点名称的解析结果，在模型中检索二次设备，在模型中增加或修改二次设备信息，并增加或修改与一次设备的关联、与信号点的关联。具体过程如图1所示：

首先读取基础信息，如设备类型定义和设备名称词典。再从二次设备模型数据库中读取已有的PSCIMDB信号集合，在初始阶段，目标电网模型数据库是没有继电保护信号的，在第一次执行自动建模后，二次设备模型数据库就有了继电保护信号。

再从源电网模型文件读取ScadaCim信号集合，源电网模型文件是电网监控平台系统提供的符合电网模型CIM61970标准的文件。

将ScadaCim信号集合与PSCIMDB信号集合进行对比，获得新增、删除、名称变更的信号，统称差异信号。二次设备模型中的继电保护信号数量巨大，每次修改源电网模型时，大多数信号是没有发生变化的，通过对比ScadaCim信号集合与PSCIMDB信号集合，在二次设备模型中只针对差异信号进行处理，是一个高效的方法。

对差异信号进行遍历，逐个解析。对单个信号名称进行解析，获得该信号对应的一次设备、二次设备。

根据每个信号名称的解析结果，在目标电网模型中增加、删除、修改相应的设备信息，最后将目标电网模型的变化写入数据库。

其中，对单个信号名称进行解析的过程如图2所示，具体为：

将信号名称进行文本分解可以发现，信号名称从左到右依次由一次设备名称、二次设备名称、信号类型名称组成，因此对信号名称进行文本解析时可以按照这个原则。

使用文本处理技术中常用的正向最大匹配和模糊识别方法，对信号名称从左向右进行词语切分和词义辨识，获得一次设备信息，若有多个一次设备，通过对设备类型和设备关系的分析，获得应作为该信号所属设备的一次设备，例如“#1变10kV101开关×信号”，则其中“101开关”作为信号所属设备。

在前一步的基础上，对信号名称从左向右继续进行词语切分和词义辨识，获得二次设备名称、二次设备类型、信号类型。

将上述词语切分和词义辨识的结果合并在一起，作为信号名称解析的输出结果。

按照本文所描述的发明内容形成电气二次设备建模模块，直接应用到主系统中，即可完成电气二次设备模型的建立和更新维护。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种基于自然语言处理的电气二次设备建模方法，其特征在于，包括：

1)对给定电网监视平台中的变电站继电保护信号点名称进行统计，分别定义不同的二次设备类型和继电保护元件的名称规则；

2)实现对单个继电保护信号点名称进行解析，从所述的信号点名称中分别识别出一次设备类型和名称、二次设备类型和名称以及信号类型；

3)在首次建立二次设备模型时，模型中还没有二次设备，此时逐个解析继电保护信号点名称，将识别的二次设备添加到模型中，并增加与一次设备的关联以及与继电保护信号点的关联信息；

4)在继电保护信号点被维护修改后，更新二次设备模型，此时将修改前和修改后的全部信号点进行对比，提取新增、删除或修改的继电保护信号点；然后，对提取的信号点名称逐个进行解析，对二次设备进行相应的新增、删除或修改，对所述二次设备与一次设备的关联信息以及与继电保护信号点的关联信息进行相应的新增、删除或修改。

2.如权利要求1所述的一种基于自然语言处理的电气二次设备建模方法，其特征在于，所述步骤(4)的具体方法为：

读取设备基础信息，再从二次设备模型数据库中读取已有的PSCIMDB信号集合，在初始阶段，二次设备模型数据库是没有继电保护信号的，在第一次执行自动建模后，二次设备模型数据库就有了继电保护信号；

从给定电网监视平台提供的源电网模型文件读取ScadaCim信号集合；

将ScadaCim信号集合与PSCIMDB信号集合进行对比，获得新增、删除、名称变更的信号，统称差异信号；

对差异信号进行遍历，逐个解析，获得该差异信号对应的一次设备和二次设备；

根据每个差异信号名称的解析结果，在目标电网模型中增加、删除、修改相应的设备信息，将二次设备模型的变化写入数据库。

3.如权利要求2所述的一种基于自然语言处理的电气二次设备建模方法，其特征在于，对差异信号进行遍历，逐个解析，具体为：

使用正向最大匹配和模糊识别方法，对差异信号名称从左向右进行词语切分和词义辨识，获得一次设备信息，若有多个一次设备，通过对设备类型和设备关系的分析，获得应作为该信号所属设备的一次设备；

对差异信号名称从左向右继续进行词语切分和词义辨识，获得二次设备名称、二次设备类型、信号类型；

将上述获得的一次设备信息和二次设备信息结果合并在一起，作为信号名称解析的输出结果。

4.一种基于自然语言处理的电气二次设备建模系统，其特征在于，包括：

用于对给定电网监视平台中的变电站继电保护信号点名称进行统计，分别定义不同的二次设备类型和继电保护元件的名称规则的装置；

用于实现对单个继电保护信号点名称进行解析，从所述的信号点名称中分别识别出一次设备类型和名称、二次设备类型和名称以及信号类型的装置；

用于在首次建立二次设备模型时，逐个解析继电保护信号点名称，将识别的二次设备添加到模型中的装置；用于增加识别的二次设备与一次设备的关联信息以及与继电保护信号点的关联信息的装置；

用于在继电保护信号点被维护修改后，更新二次设备模型的装置；

5.如权利要求4所述的一种基于自然语言处理的电气二次设备建模系统，其特征在于，所述用于在继电保护信号点被维护修改后，更新二次设备模型的装置具体包括：

用于读取设备基础信息，从二次设备模型数据库中读取已有的PSCIMDB信号集合的模块；

用于从给定电网监视平台提供的源电网模型文件读取ScadaCim信号集合的模块；

用于将ScadaCim信号集合与PSCIMDB信号集合进行对比，获得新增、删除、名称变更的差异信号的模块；

用于对差异信号进行遍历，逐个解析，获得该差异信号对应的一次设备和二次设备的模块；

用于根据每个差异信号名称的解析结果，在目标电网模型中增加、删除、修改相应的设备信息，将二次设备模型的变化写入数据库的模块。

6.如权利要求5所述的一种基于自然语言处理的电气二次设备建模系统，其特征在于，所述用于对差异信号进行遍历，逐个解析，获得该差异信号对应的一次设备和二次设备的模块具体包括：

用于使用正向最大匹配和模糊识别方法，对差异信号名称从左向右进行词语切分和词义辨识，获得一次设备信息的单元；若有多个一次设备，通过对设备类型和设备关系的分析，获得应作为该信号所属设备的一次设备；

用于对差异信号名称从左向右继续进行词语切分和词义辨识，获得二次设备名称、二次设备类型、信号类型的单元；

用于将上述获得的一次设备信息和二次设备信息结果合并在一起的单元；

用于输出信号名称解析结果的单元。