基于框架理論表示法是將概念性和經驗性的知識事例、事件細節(jié),用類似框架的通用數據結構描述的一種結構化知識表達方式。由于電力系統(tǒng)中網絡結構復雜,設備之間存在各種拓撲關聯(lián)和電氣關聯(lián),宜于用框架結構來描述[5~6,10~11]。文獻[10~11]通過線路框架表示廠站和廠站的連接關系,形成框架網絡,將電網的整個拓撲結構知識清晰描述??蚣芸伸`活的形成層次關系,繼承屬性使表達簡單,簡化復雜的推理知識,其缺點是不善于表達過程性的知識。
基于知識模型表示法[12,13]用“與,或”邏輯元代替?zhèn)鹘y(tǒng)的經驗啟發(fā)式規(guī)則來表示各電力系統(tǒng)設備內在功能,各設備與各種輸入信息間的物理連接關系,構造被診斷系統(tǒng)內各種設備的知識邏輯模型。這種表達方式描述了對象的整個邏輯推理的過程,就相當于過程式知識描述,不同處是根據信息的具體情況嵌入相應的邏輯運算,使整體概念和行為更清晰。文獻[12]是通過用“與,或”邏輯元表示斷路器與保護之間多重性關系,并將它們有序連接構成所要診斷的電力系統(tǒng)“前向”邏輯電路模型。當發(fā)生事故時,根據所得到事故信息輸入電路模型,再由電路模型的輸出與實際斷路器的狀態(tài)相比較,最后給出診斷結果或相應的診斷假設進行進一步的推理?;谥R模型表示法是將電力設備表示為等效的邏輯元件,它是局部的整體性,缺乏整個ES的通用性及層次性,并對診斷假設的驗證推理增加了復雜性。
面向對象的知識表達方法是隨著面向對象技術和語言而推出的。將研究問題抽象為類,將類實例化為對象,通過采用繼承和封裝技術,減少了知識表達的冗余性和易于知識庫修改[14~16]。文獻[15]通過分析被診斷系統(tǒng)每個組成設備的屬性,用不同層次類來描述相應的電網組成設備,并由對象的實體來描述整個電網在故障情況下它們的動態(tài)可能行為。在此基礎上將推理機的診斷過程用面向對象技術進行處理。這種知識表示方法在本質上與框架式表示法沒有質的區(qū)別,但由于面向對象技術和語言的發(fā)展而賦予新的定義,使其在表達方式上更簡潔、清晰。同時將框架理論的優(yōu)點更充分的發(fā)揮,特別是對邏輯推理過程的適應能力增強。
在電力系統(tǒng)故障診斷的ES中,常用的推理機制可以劃歸為正向推理、反向推理、正反向混合推理三種基礎推理結構。
文獻[17]輸電線路故障診斷中采用正向推理。根據系統(tǒng)發(fā)生故障時,跳閘的斷路器和動作的保護信息作為驅動輸入,按照知識指導的推理策略調動知識庫在相關空間中規(guī)則,搜索求得故障診斷的結果(由網絡結構信息、斷路器狀態(tài)、斷路器與保護裝置的連接和保護系統(tǒng)的屬性等組成)。當規(guī)則的條件部分與診斷輸入信息相匹配,就將該規(guī)則作為可用規(guī)則放入候選隊列中,再通過沖突消解,將其作為進一步推理的證據直至得到診斷結果。
反向推理首先提出假設,然后尋找支持該假設的證據,若所需證據都能夠找到,則表明該假設成立,反之假設不成立[7]。這種推理方法極少單獨在FD-PS中使用,而是與前向推理相結合,用于構造正反向混合推理[18~20]。文獻[18]中對輸電線和配電網報警處理和故障診斷ES的推理機是采用基于正反向混合推理機結構,首先根據跳閘斷路器的保護信息進行初步推理,得到故障設備的假設。根據所得假設,再用斷路器和保護設備之間的邏輯規(guī)則進行反向推理,驗證假設的故障設備的正確性,有效的縮小查找故障范圍。
綜上所述,基于ES技術的電力系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)的研究已有近20年的歷史。隨著計算機和語言技術、智能技術的發(fā)展,使知識表達形式和結構也隨之有所相應的變化,在知識獲取和構造方面有很多的改進,其發(fā)展的趨勢是力圖使知識獲取、知識表達工作簡化,進而使故障診斷的推理效率得到提高。但ES基于知識實現故障診斷的推理邏輯過程原理是不變的,因此,在實際應用中的某些缺陷仍不能忽視。
1)在電力系統(tǒng)故障診斷ES研究中,知識獲取的工作一直給予研究者很大的壓力。如何更有效、更全面的獲取專家知識,是構造一個完備的ES的診斷系統(tǒng)不得不必須面對的難題。
2)ES的知識表達:知識表達方式和知識構造質量是ES成功的關鍵;專業(yè)知識和專家啟發(fā)性知識轉化和形成完備的知識庫仍是故障診斷ES的瓶頸;知識庫的可維護性也是極其重要的,知識庫不完整或不一致可能導致ES推理混亂并得出錯誤的結論。
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