基于變電站檢修歷史數據的檢修圖譜研究

Summary：本文根據變電站檢修的特點，結合人工智能中的知識圖譜技術，構建了變電站檢修知識圖譜。這只是變電站檢修數據治理的理論工作的第一步，還需要對檢修圖譜在檢修記錄檢索和缺陷記錄檢索等方面的應用做進一步的探索，以真正實現變電站檢修工作的數字化、智能化管理。Keys：變電站；檢修；歷史數據；檢修圖譜1知識圖譜的定義知識圖譜以結構化三元組的形式存儲現實世界中的實體以及實體之間的關系，表示為{實體，關系，實體}。三元組通常描述了一個特定領域中的事實，由頭實體、尾實體和描述這兩個實體的關系組成。例如，{部件，出現，缺陷}，其中頭實體是“部件”，尾實體是“缺陷”，關系是“出現”。有時，“關系”也被稱為“屬性”，相應地，尾實體被稱為屬性值。不同的實體和屬性之間具有不同的關系，通過相互聯結的方式，形成網狀的知識圖譜。知識圖譜的構建通常分為知識抽取、知識融合、知識表示、質量評估和知識推理五個部分。2構建電力系統檢修圖譜的具體要求電力設備檢修記錄通常以單個句子的形式存在，一般都以自然語言記錄缺陷的設備部件、現象、程度等內容。由于在設備檢修具有自身的特點，因此，在構建檢修知識圖譜時，要注意以下幾點具體要求：（1）在電力設備檢修記錄中，缺陷現象作為缺陷部件的屬性，本身還具有缺陷程度等屬性，故除抽取實體間及實體與屬性的關系外，還要抽取屬性間關系。（2）本文構建的知識圖譜僅限于電力系統的檢修領域，該領域是一個封閉的領域且有明確的行業術語規范，因此，相對于開放領域而言，檢修知識圖譜的實體消解和共指消解相對較簡單。（3）根據從結構化數據中抽取的實體、關系、屬性，作為抽取三元組的樣本，以充分利用結構化數據。（4）知識融合步驟將從半結構化數據和非結構化數據中形成的三元組，與從結構化數據中形成的三元組相整合，形成可視化的電力設備檢修數據知識圖譜。3電力系統檢修圖譜的構建本文構建電力系統檢修圖譜的環節包括知識抽取、知識融合和知識表示三個環節。知識抽取就是在電力行業特定環節的文本語料中抽取實體、關系和屬性，并將其以{實體，關系，實體}或{實體，屬性，屬性值}的形式存儲。由于抽取后的知識是分散的和缺乏邏輯性的，因此，需要將抽取自不同數據源的知識進行融合。最后，就是將融合后的知識按照電力行業的知識結構和人的思維方式表示為特定的機器可處理的形式。同互聯網一樣，電力系統中的數據也是繁多且復雜的，來源也是多種多樣。因此，有必要對構建檢修圖譜的數據來源做出說明。3.1數據獲取電力系統維護檢修數據從數據的規范程度，從高到低可分為結構化數據、半結構化數據和非結構化數據。結構化數據一般存儲于系統的數據庫中，如變電設備缺陷管理數據庫、設備運行數據庫以及檢修計劃管理數據庫等。半結構化數據是指在一定程度上具有某種特征的數據，如檢修工作計劃、評價報告、年報月報等。非結構化數據是指符合自然語言規范的文本數據，如設備檢修記錄和缺陷情況的記錄文本等，變電站檢修數據多數來源于這種非結構化數據。由于半結構化數據和非結構化數據存在表述不規范和句法結構復雜等一系列問題，因此，不能像結構化數據那樣直接應用于知識圖譜的構建。因此，需要對其應用自然語言處理（NLP）等技術，進行分詞、實體提取、實體消解、共指消解等操作。3.2知識抽取構建電力系統的檢修圖譜的第一步就是要在檢修記錄和缺陷情況記錄文本中抽取實體、關系和屬性。常見的實體/屬性抽取方法有隱馬爾可夫模型和BILSTM模型等。由于是在電力行業特定的檢修領域中，因此可直接采用電力專業詞典進行抽取和匹配。根據對電力專業詞典和缺陷記錄的匹配，本文共確定了8個實體、7種關系和12個屬性。檢修圖譜中的實體是指知識庫中所需要的不同的概念類別，包括設備、部件、缺陷、現象、原因、缺陷等級、解決方案和責任單位。關系是指實體之間的關系，包括包含、出現、描述、診斷、程度、措施和對應。而屬性是實體自身所擁有的特征，不同實體可以具有相同的特征，也可以具有不同的特征，包括編號、名稱、類型、措施、故障等級、監測方法、狀態、告警、時間、維修人員、維修活動和位置。將實體、關系和屬性以三元組的形式存儲，如{一次設備，包含，電子式互感器}、{合并單元，出現，缺陷}。3.3知識融合在對不同數據源的數據進行知識抽取后，可能會存在重疊現象，為保證所獲得知識的質量，需要進行實體消解和共指消解。由于本文構建的知識圖譜僅限于電力系統的檢修領域，該領域是一個封閉的領域且有明確的行業術語規范，因此，實體消解指將具有同義屬性的實體消解為一個權重較大的實體。例如，“缺陷”“故障”“漏洞”在表示“設備狀態”時，實際上表示的是同一個意思。因此，可以對各個實體設置一個權重，利用HowNet知識庫計算實體對的相似度，實現知識的融合。3.4知識可視化表示構建電力系統檢修知識圖譜的主要目的就是利用節點和邊的形式，實現檢修知識的可視化。本文以8個實體為主要節點，通過7種關系將它們相連，在將每個實體的屬性擴展到圖上，實現可視化的網狀檢修圖譜。4智能運維的實施方案4.1繼電保護綜合防誤技術（1）智能變電站主動式運維分析體系。通過分析智能變電站運行維護過程中出現的故障和問題，制定對策，建立標準化的操作控制流程，實現變電站運維智能防誤技術規范化，提升運維工作的智能化水平。通過綜合防誤策略和綜合防誤軟件模塊，實現對現場運維工作的正向干預。借助變電站一體化業務平臺，主動式運維分析體系可以全面覆蓋變電站現場運維、檢修工作流程中的防誤閉鎖需求。（2）智能變電站繼電保護運維防誤策略。借鑒五防系統和順控系統的協調配合邏輯，在軟件層面有針對性的建立二次設備防誤操作隔離措施，針對各類單裝置的操作需求，分別研究其合理、合規的順序操作防誤策略。面向單一繼電保護裝置的功能配置、定值（區）整定、軟壓板投/退；針對存在雙重化布局的裝置的操作需求，分別研究兩套裝置配合整定工作中的協調一致；對智能站運維檢修工作過程中涉及多裝置配合關系間操作順序防誤問題，對應典型的操作案例，建立面向多個繼電保護設備間復雜順序操作過程的配合邏輯防誤策略合規防誤策略；對變電站一次設備投運、檢修工作需求，結合一、二次設備在線狀態，研究面向智能變電站一、二次系統間關聯操作的安全配合防誤策略。4.2電網故障分析與繼電保護運維信息展示（1）電網故障及繼電保護運維信息發布方式。對系統故障及異常處理過程中不同專業人員對應的應用場景和具體需求，采取對應的信息發送類別和發布方式，并根據相應人員的通信途徑實現跨安全區、跨網絡的多樣化、差異化信息發布方法，實現信息的分類、分級、分專業發送。（2）計及信息安全策略的信息遠程發布數據流及相應通信方法。目前對智能變電站和調度中心的各類信息交互方式以及采用的通訊規約，研究調度端從生產控制大區非控制區數據同步到管理信息大區管理區的網絡安全管理規范，梳理需要跨安全區同步的電網一二次設備模型以及繼電保護信息內容，實現不同智能變電站繼電保護信息標準化的繼電保護信息傳輸，對移動網絡以及智能手機App信息遠程發布內容，制定對應的防護方針和防護政策，實現移動數據網數據流的發布方法。5結語在對變電站檢修的過程中，往往關注的是檢修工作的分級分類和故障的處理過程，而很少關注檢修數據的整理和歸類，這就造成檢修數據的分