CN113075448A - 一种基于知识图谱的业扩计量装置的配置方法及系统 - Google Patents

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艾兵
万忠兵
赵智辉
何培东
张君胜
杜斌
蒲丽娟
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Abstract

本发明提供一种基于知识图谱的业扩计量装置的配置方法及系统，包括：S1.获取历史用户的业扩信息以及所述业扩信息对应的运行数据；S2.根据所述业扩信息构建典型配置信息表；S3.计算所述配置信息表中各类信息的信息增益率并构建计量装置配置决策树；S4.获取新用户的业扩报装需求，并通过所述计量装置配置决策树生成所述业扩报装需求对应的多个配置方案；S5.根据所述运行数据对所述配置方案进行量化评估，生成评估报告并进行可视化展示。通过上述方式，在提高配置方案制定效率的同时使用户获取的配置方案更能满足实际需求。

Description

一种基于知识图谱的业扩计量装置的配置方法及系统
技术领域
本发明涉及电能计量装置配置技术领域，具体而言，涉及一种基于知识图谱的业扩计量装置的配置方法及系统。
背景技术
目前，计量装置配置数量大，使用频率高，与电网规划、电网交易，电量调度和质量考核等密切相关。随着我国电力体制改革，对电能计量工作提出了更高的要求，特别是从传统的计划经济向市场经济的转变，电能测量技术更为重要，需要重视它的完整性和准确性。电能计量直接关系电力系统发电量、线损、厂用电、供电量、用电量等各项技术经济指标的计算。电力系统发展的同时，用电波动十分剧烈，峰谷差愈来愈大，计量新系统在大幅度的工况变化中工作，使其计量误差增大，已成为电能计量不可忽视的问题。正确的选择电能计量装置，在一定程度上减少这种误差。但是，计量装置的配置存在规划多、变化快、规则模糊和用户选择不一致等问题，给设计、审查和运维带来巨大挑战。所以亟需提供一种方案以便于在提高配置方案制定效率的同时使用户获取的配置方案更稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于知识图谱的业扩计量装置的配置方法及系统，用以实现在提高配置方案制定效率的同时使用户获取的配置方案更满足实际需求的技术效果。
第一方面，本发明提供了一种基于知识图谱的业扩计量装置的配置方法，包括:
S1.获取历史用户的业扩信息以及所述业扩信息对应的运行数据；
S2.根据所述业扩信息构建典型配置信息表；
S3.计算所述配置信息表中各类信息的信息增益率并构建计量装置配置决策树；
S4.获取新用户的业扩报装需求，并通过所述计量装置配置决策树生成所述业扩报装需求对应的多个配置方案；
S5.根据所述运行数据对所述配置方案进行量化评估，生成评估报告并进行可视化展示。
进一步地，所述运行数据包括计量数据、运行维护数据、经济成本数据、方案普适性数据和运行风险数据；所述S5包括：
通过所述计量数据分析所述配置方案的计量准确性；
通过所述运行维护数据分析所述配置方案的运行可靠性；
通过所述经济成本数据分析所述配置方案的设备经济性；
通过所述方案普适性数据分析所述配置方案的状态普适性；
通过所述运行风险数据分析所述配置方案的运行风险性；
根据所述计量准确性、所述运行可靠性、所述设备经济性以及所述运行风险性对所述配置方案进行量化评估，生成评估报告并进行可视化展示；
其中，所述计量准确性、所述运行可靠性、所述设备经济性、所述状态普适性和所述运行风险性均为量化数据。
进一步地，所述计量准确性的计算方式为：
计量准确性＝电能表准确度×50％+互感器准确度×20％+20
其中，电能表准确度表示电能表检测到的用电量与实际用电量相符合的程度；互感器准确度表示电流电压互感器检测到的数值与实际值相符合的程度；数值20表示业扩报装信息中PT二次回路对计量准确性的影响因素。
进一步地，所述运行可靠性的计算方式为：
Figure BDA0002989264190000031
其中，数值20表示配置方案运行可靠性的基数值。
进一步地，所述设备经济性的计算方式为：
设备经济性＝[1-(1+α1×α2×维护概率)×配置费量化值]×50+50
其中，α1表示配置方案不稳定运行的概率系数；α2表示单次维护的费用；维护概率表示所述业扩报装信息对应的维护概率；配置费量化值计算方式为：
Figure BDA0002989264190000032
进一步地，所述状态普适性的计算方式为：
Figure BDA0002989264190000033
状态普适性＝配置方案中各个设备的普适性求和后的平均值。
进一步地，所述运行风险性的计算方式为：
运行风险性＝(40-风险量化值)+50
其中，风险量化值的取值范围为[0，40]。
进一步地，所述方法还包括：根据电力行业相关专家的配置经验和意见构建经验数据库；通过所述经验数据库对所述计量装置配置决策树的结构进行优化。
第二方面，本发明实施例还提供了一种基于知识图谱的业扩计量装置的配置系统，包括：获取模块，用于获取历史用户的业扩信息以及所述业扩信息对应的运行数据；表格构建模块，用于根据所述业扩信息构建典型配置信息表；决策树构建模块，用于计算所述配置信息表中各类信息的信息增益率并构建计量装置配置决策树；方案配置模块，用于获取新用户的业扩报装需求，并通过所述计量装置配置决策树生成所述业扩报装需求对应的多个配置方案；评估与展示模块，用于根据所述运行数据对所述配置方案进行量化评估，生成评估报告并进行可视化展示。
进一步地，所述配置系统还包括AI问答系统，所述AI问答系统用于根据业扩报装过程中常见的计量选型问题建立相应的语言库，并根据用户输入的问题在所述语言库中匹配出用户需要的答案。
本发明能够实现的有益效果是：本发明提供的业扩计量装置的配置方法通过历史用户的业扩信息构建决策树，然后使用该决策树根据用户的业扩报装需求生成多个配置方案；在此基础之上，进一步通过对配置方案的计量准确性、运行可靠性、设备经济性、状态普适性和运行风险性等多个方面进行量化评估，生成对应的评估报告并进行可视化展示，为用户选择配置方案提供了更全面的参考建议，在提高配置方案制定效率的同时使用户获取的配置方案更能满足实际需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于知识图谱的业扩计量装置的配置方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种计量装置配置决策树的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种基于知识图谱的业扩计量装置的配置系统的拓扑结构示意图。
图标：10-配置系统；100-获取模块；200-表格构建模块；300-决策树构建模块；400-方案配置模块；500-评估与展示模块；600-AI问答系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参看图1和图2，图1为本发明实施例提供的一种基于知识图谱的业扩计量装置的配置方法的流程示意图；图2为本发明实施例提供的一种计量装置配置决策树的结构示意图。
经申请人研究发现，现有的电能计量装置推荐选型方式虽然能够通过决策树的方式推荐选用的型号，但是推荐使用的电能计量装置并不是能够很好地满足现场的实际使用需求。所以需要提供一种方案以便于在提高配置方案制定效率的同时使用户获取的配置方案更能满足实际需求。为了解决这个问题，本申请提供了一种基于知识图谱的业扩计量装置的配置方法，其具体内容如下所述。
S1.获取历史用户的业扩信息以及所述业扩信息对应的运行数据。
在一种实施方式中，历史用户的业扩信息以及该业扩信息对应的运行数据可以存储在云服务器或者存储器中，用户需要使用时，可以通过对应的接口程序进行读取。
S2.根据所述业扩信息构建典型配置信息表。
在一种实施方式中，通过获取到的历史用户的业扩信息可以提取出各类用户采用的计量方式、计量点设置位置、计量装置选型等信息。在获取到上述各种信息后，就可以通过获取到的信息构建典型配置信息表。
S3.计算所述配置信息表中各类信息的信息增益率并构建计量装置配置决策树。
在一种实施方式中，在获取到典型配置信息表后，就可以计算各类信息的信息增益或信息增益率，选择各层级最优分裂属性，形成计量装置配置决策树。示例性地，在构建决策树时，可以选用C4.5算法；C4.5算法可以对连续型特征属性进行处理，同时也可以进行多分类。
具体地，构建决策树时，可以先对数据进行清洗、筛选、数据归一化等处理，形成能够应用到决策树算法的原始样本集。考虑到数据中有功准确度等级主要有3种分类标签(分别为0.2S、0.5S、1.0S)，且其中有功准确度等级为0.5S的数据量大约为其他两种数据量的十倍，存在标签类别不平衡现象，可以使用SMOTE算法对原始样本集进行过采样处理，使得0.5S有功准确度等级的样本数量与另外两种的样本数量基本达到平衡。另外，数据归一化处理的过程主要是将计量方式，接入方式，接线方式，电压等级，电压，电流，电压变比，电流变比等类别特征处理成数值型特征，采用独特编码来处理这些类别特征，比如计量方式一共有3个取值(高供高计，低供低计，高供低计)，独特编码会把计量方式变成一个3维稀疏向量，高供高计表示为(1,0,0)，低供低计表示为(0,1,0)，高供低计表示为(0,0,1)。
以上述处理后的样本集为基础，使用C4.5决策树算法构建计量装置有功准确度等级评估决策树。根据业内计量装置安装经验，先将有功准确度等级为0.5S和0.2S类别的数据量归为一类，将有功准确度等级为1.0的数据量归为另一类，分别用0和1表示。在处理后的样本集中，选择其中的80％作为训练样本，20％作为测试样本，利用决策树模型通过对训练样本进行训练，建立计量装置配置决策树模型，对剩下的20％样本进行测试。
进一步地，为了使生成的配置方案更加符合各种环境下的使用需求，在形成计量装置配置决策树后还可以根据电力行业相关专家的配置经验和意见构建经验数据库；然后通过经验数据库对计量装置配置决策树的结构进行优化。
在上述实现过程中，考虑到电能计量装置在规范要求和实际情况具有差别，所以可以依据电力行业相关专家提出的配置经验和意见，适当调整决策树的分支情况，使得决策树在最大程度满足规范要求的前提下，具有较高的分类准确度。
考虑专家经验，对决策树模型进行分支调整整合之后，构建的计量装置选型决策树如图2所示。该决策树中根节点以及非叶子节点上的关键特征有电压等级，计量方式，接线方式，电压以及计量点容量。提取该决策树从根节点到叶子节点的if-then形式的决策树过程，就能得到计量装置的配置选型结果。
S4.获取新用户的业扩报装需求，并通过所述计量装置配置决策树生成所述业扩报装需求对应的多个配置方案。
在一种实施方式中，当决策树构建完毕后，就可以获取新用户的业扩报装需求，然后通过计量装置配置决策树生成该业扩报装需求对应的多个配置方案。
S5.根据所述运行数据对所述配置方案进行量化评估，生成评估报告并进行可视化展示。
在一种实施方式中，对配置方案进行量化评估时，可以从配置方案的计量准确性、运行可靠性、设备经济性、状态普适性和运行风险性等五个维度进行量化评估，并生成对应的评估报告。
具体地，计量装置一般由三部分组成：电能表、电流电压互感器以及连接电能表与互感器之间的电气元件。对应以上三部分，每一部分都会存在误差，因此造成电能计量装置误差的原因也可以从三方面进行考虑：电能表误差、互感器合成误差以及PT二次回路压降三者引起的合成误差。因为计量准确性主要由电能表和互感器引起；所以可以根据历史数据将业扩报装信息中PT二次回路对计量准确性的影响因素设为一个定值；则计量准确性的计算方式为：
计量准确性＝电能表准确度×50％+互感器准确度×20％+20
其中，电能表准确度表示电能表检测到的用电量与实际用电量相符合的程度；互感器准确度表示电流电压互感器检测到的数值与实际值相符合的程度；数值20表示业扩报装信息中PT二次回路对计量准确性的影响因素。
进一步地，运行可靠性的计算方式为：
Figure BDA0002989264190000081
其中，数值20表示配置方案运行可靠性的基数值。
设备经济性的计算方式为：
设备经济性＝[1-(1+α1×α2×维护概率)×配置费量化值]×50+50
其中，α1表示配置方案不稳定运行的概率系数；α2表示单次维护的费用；维护概率表示业扩报装信息对应的维护概率；配置费量化值计算方式为：
Figure BDA0002989264190000082
具体地，配置费包括设备的购置费和营运成本。其中，营运成本包括原材料、能源消耗、运转维修费、设备操作人员工资、设备折旧费等。通过对历史用户报装数据的横向比较，可以建立配置费用在某个价格区间内的量化值。
状态普适性的计算方式为：
Figure BDA0002989264190000083
状态普适性＝配置方案中各个设备的普适性求和后的平均值。
运行风险性的计算方式为：
运行风险性＝(40-风险量化值)+50
其中，风险量化值的取值范围为[0，40]。影响运行风险性量化结果的两个关键因素为：发生风险的概率和该风险对应的风险等级。运行风险性分值采用反面表达方式——风险性越高、分值越低。具体地，计量装置的风险等级可以按照表1的方式设置。根据该表可以将各等级风险的量化值设为上一等级的两倍，其中风险等级为0的量化值为0*β，风险等级为1的量化值为1*β，风险等级为2的量化值为2*β，风险等级为3的量化值为4*β，风险等级为4的量化值为8*β。示例性的β取值可以为5。
表1计量装置风险等级
风险等级 检修策略
0级 设备正常，无须检修
1级 小修，正常检查，日常维护
2级 大修，优先处理，对部件进行维护
3级 更换，立即处理，更换故障部件
4级 更换，立即处理，更换设备
在一种实施方式中，可以根据近几年的检修几率，借助决策树算法预测各种配置方案中发生各风险等级的概率，算法也可采用C4.5算法，且可以将发生检修的数据进行分类，分别为5个对应的风险等级发生的概率。
在一种实施方式中，为了充分满足用户的使用需求，用户还可以自行选择计量装置的型号，并选择有功准确度等级。然后通过计量装置配置决策树输出对应的评估报告。
请参看图3，图3为本发明实施例提供的一种基于知识图谱的业扩计量装置的配置系统的拓扑结构示意图。
在一种实施方式中，本发明实施例还提供了一种基于知识图谱的业扩计量装置的配置系统10，该配置系统10包括：
获取模块100，用于获取历史用户的业扩信息以及业扩信息对应的运行数据；
表格构建模块200，用于根据业扩信息构建典型配置信息表；
决策树构建模块300，用于计算配置信息表中各类信息的信息增益率并构建计量装置配置决策树；
方案配置模块400，用于获取新用户的业扩报装需求，并通过计量装置配置决策树生成业扩报装需求对应的多个配置方案；
评估与展示模块500，用于根据运行数据对配置方案进行量化评估，生成评估报告并进行可视化展示。
进一步地，配置系统还包括AI问答系统600，AI问答系统600用于根据业扩报装过程中常见的计量选型问题建立相应的语言库，并根据用户输入的问题在语言库中匹配出用户需要的答案。
综上所述，本发明实施例提供一种基于知识图谱的业扩计量装置的配置方法及系统，包括：S1.获取历史用户的业扩信息以及业扩信息对应的运行数据；S2.根据业扩信息构建典型配置信息表；S3.计算配置信息表中各类信息的信息增益率并构建计量装置配置决策树；S4.获取新用户的业扩报装需求，并通过计量装置配置决策树生成业扩报装需求对应的多个配置方案；S5.根据运行数据对配置方案进行量化评估，生成评估报告并进行可视化展示。通过上述方式，在提高配置方案制定效率的同时使用户获取的配置方案更能满足实际需求。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于知识图谱的业扩计量装置的配置方法，其特征在于，包括：
S1.获取历史用户的业扩信息以及所述业扩信息对应的运行数据；
S2.根据所述业扩信息构建典型配置信息表；
S3.计算所述配置信息表中各类信息的信息增益率并构建计量装置配置决策树；
S4.获取新用户的业扩报装需求，并通过所述计量装置配置决策树生成所述业扩报装需求对应的多个配置方案；
S5.根据所述运行数据对所述配置方案进行量化评估，生成评估报告并进行可视化展示。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运行数据包括计量数据、运行维护数据、经济成本数据、方案普适性数据和运行风险数据；所述S5包括：
通过所述计量数据分析所述配置方案的计量准确性；
通过所述运行维护数据分析所述配置方案的运行可靠性；
通过所述经济成本数据分析所述配置方案的设备经济性；
通过所述方案普适性数据分析所述配置方案的状态普适性；
通过所述运行风险数据分析所述配置方案的运行风险性；
根据所述计量准确性、所述运行可靠性、所述设备经济性以及所述运行风险性对所述配置方案进行量化评估，生成评估报告并进行可视化展示；
其中，所述计量准确性、所述运行可靠性、所述设备经济性、所述状态普适性和所述运行风险性均为量化数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计量准确性的计算方式为：
计量准确性＝电能表准确度×50％+互感器准确度×20％+20
其中，电能表准确度表示电能表检测到的用电量与实际用电量相符合的程度；互感器准确度表示电流电压互感器检测到的数值与实际值相符合的程度；数值20表示业扩报装信息中PT二次回路对计量准确性的影响因素。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述运行可靠性的计算方式为：
Figure FDA0002989264180000021
其中，数值20表示配置方案运行可靠性的基数值。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述设备经济性的计算方式为：
设备经济性＝[1-(1+α1×α2×维护概率)×配置费量化值]×50+50
其中，α1表示配置方案不稳定运行的概率系数；α2表示单次维护的费用；维护概率表示所述业扩报装信息对应的维护概率；配置费量化值计算方式为：
Figure FDA0002989264180000022
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述状态普适性的计算方式为：
Figure FDA0002989264180000023
状态普适性＝配置方案中各个设备的普适性求和后的平均值。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述运行风险性的计算方式为：
运行风险性＝(40-风险量化值)+50
其中，风险量化值的取值范围为[0，40]。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据电力行业相关专家的配置经验和意见构建经验数据库；
通过所述经验数据库对所述计量装置配置决策树的结构进行优化。
9.一种基于知识图谱的业扩计量装置的配置系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取历史用户的业扩信息以及所述业扩信息对应的运行数据；
表格构建模块，用于根据所述业扩信息构建典型配置信息表；
决策树构建模块，用于计算所述配置信息表中各类信息的信息增益率并构建计量装置配置决策树；
方案配置模块，用于获取新用户的业扩报装需求，并通过所述计量装置配置决策树生成所述业扩报装需求对应的多个配置方案；
评估与展示模块，用于根据所述运行数据对所述配置方案进行量化评估，生成评估报告并进行可视化展示。
10.根据权利要求9所述的配置系统，其特征在于，所述配置系统还包括AI问答系统，所述AI问答系统用于根据业扩报装过程中常见的计量选型问题建立相应的语言库，并根据用户输入的问题在所述语言库中匹配出用户需要的答案。
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CN113626609B (zh) * 2021-08-10 2024-03-26 南方电网数字电网研究院有限公司 电力计量知识图谱构建方法、装置、设备和存储介质

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