一种基于CYPHER的电网调度领域知识属性图模型构建方法

摘要

本发明公开了一种基于CYPHER的电网调度领域知识属性图模型构建方法，可以明确电网调度领域知识需要覆盖的知识提取范围，掌握电网调度领域知识的特点及其属性图模型构建的基本原则，了解目前应用广泛的图数据库构建工具Neo4j的优越性和在电网调度领域的适用性，实现了电网调度领域知识的电子化、体系化、直观化、共享化，为提升电网调度仿真培训、在线辅助决策等专业计算软件的计算效率、自动化、智能化水平奠定了基础。本发明为实现调度仿真培训、在线辅助决策等调度业务的自动化、智能化提供重要技术与方法支撑。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于CYPHER的电网调度领域知识属性图模型构建方法，属于电网智能化调度技术领域。

背景技术

随着大规模清洁能源不断并网、大容量远距离输电线路不断建设，电网物理形态和运行特性不断发生着变化，对电网调度不断提出新的挑战，调度员需要掌握的知识范围越来越广、知识更新速度越来越快、调度决策时需要兼顾的因素越来越多，如：交直流耦合运行方式下的控制要求、电力市场交易计划、新能源消纳等，亟待实现电网调度领域知识的电子化、体系化、直观化。同时，由于电网调度具有一定程度上依赖实际经验积累的特点，实现知识的共享化也迫在眉睫。

目前，关于电网调度领域知识库构建的研究尚处于理论探索阶段，主要集中在知识图谱框架设计、知识建模两方面，采用的知识建模技术以本体和三元组为主。

现有技术中关于电网调度领域知识模型构建的研究甚少且有很多局限性。一方面，大部分是基于本体或三元组的知识表示方法展开的，在表征复杂的实体关系、知识存储及快速查询等方面均具有一定的局限性；另一方面，知识提取的覆盖范围比较小，大部分局限于调度规程、事故处置预案、稳定规定等仅与调度决策直接相关的知识，并未考虑电网运行基本标准、规范、理论、经验性知识等有助于调度员理解电网运行机理和经验积累、分享的知识。为此，本领域技术人员急需要一种电网调度领域知识属性图模型供电网运维人员使用。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于CYPHER的电网调度领域知识属性图模型构建方法，为实现调度仿真培训、在线辅助决策等调度业务的自动化、智能化提供重要技术与方法支撑。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于CYPHER的电网调度领域知识属性图模型构建方法，包括如下步骤：

步骤一，根据电网调度业务内容、要求及电网运行分析基础理论知识的内在联系，确定电网调度领域知识来源；所述电网调度领域知识来源包括：主题词标准类、电力行业标准规范类、电网调度管理细则类、电网调控必备动态知识类。

步骤二，基于主题词标准类知识构建电网调度领域术语表，形成关键节点。

步骤三，基于电力行业标准规范类知识综合考虑电网调度业务类型及电网计算类型，采用自顶向下法，构建电网调度领域知识的标签，并将关键节点按照标签分类组织。

步骤四，基于电网调度管理细则类知识按照电网调度各类业务的具体操作要求及各类电网计算的相关知识，分层构建各关键节点的子节点及其属性。

步骤五，基于电网调控必备动态知识类知识按照电网设备操作、异常及事故处理决策流程及电网计算中知识间的关系和计算步骤，采用cypher语言构建各节点之间的知识属性图模型。

步骤六，利用Neo4j完成电网调度领域知识属性图模型的增、删、查、改及与调度培训仿真系统的接口设计与开发。

作为优选方案，所述主题词标准类知识如：《电力主题词表》、《中国分类主题词表》、《电网调控术语规范》等用于规范节点名称与种属、指代等关系的知识。

作为优选方案，电力行业标准规范类知识如：《电网运行准则》、《电力系统安全稳定导则》等用于说明电力计算基本概念、计算依据、运行要求的知识。

作为优选方案，电网调度管理细则类知识如：《电网调度管理条例及实施办法》、《国家电网调度控制管理规程》以及各分省地调控中心的调控运行管理细则等用于说明异常及事故处置的基本原则、步骤的知识。

作为优选方案，电网调控必备动态知识类知识如：各实际电网的主网稳定规定、电网事故处置预案、电网运行方式等。

作为优选方案，cypher语言构建属性图模型时：(1)采用标签替代关系复杂的节点；(2)采用属性替代无需进一步计算的节点；(3)采用添加“知识点出处”的标签。

作为优选方案，Neo4j支持JSON、CSV、JDBC、XML多种数据源的导入，便于与电网调度其他常用计算软件交互以及知识可视化的实现。

有益效果：本发明提供的一种基于CYPHER的电网调度领域知识属性图模型构建方法，可以明确电网调度领域知识需要覆盖的知识提取范围，掌握电网调度领域知识的特点及其属性图模型构建的基本原则，了解目前应用广泛的图数据库构建工具Neo4j的优越性和在电网调度领域的适用性，实现了电网调度领域知识的电子化、体系化、直观化、共享化，为提升电网调度仿真培训、在线辅助决策等专业计算软件的计算效率、自动化、智能化水平奠定了基础。

附图说明

图1为电网调度领域知识属性图模型构建流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。

一种基于CYPHER的电网调度领域知识属性图模型构建方法，包括如下步骤：

步骤一，根据电网调度业务内容、要求及电网运行分析基础理论知识的内在联系，确定电网调度领域知识来源。其中，电网调度领域知识来源包括：主题词标准类、电力行业标准规范类、电网调度管理细则类、电网调控必备动态知识类。

步骤二，基于主题词标准类知识构建电网调度领域术语表，形成关键节点。主题词标准类知识如：《电力主题词表》、《中国分类主题词表》、《电网调控术语规范》等用于规范节点名称与种属、指代等关系的知识。

步骤三，基于电力行业标准规范类知识综合考虑电网调度业务类型及电网计算类型，采用自顶向下法，构建电网调度领域知识的标签，并将关键节点按照标签分类组织。电力行业标准规范类知识如：《电网运行准则》、《电力系统安全稳定导则》等用于说明电力计算基本概念、计算依据、运行要求的知识。

步骤四，基于电网调度管理细则类知识按照电网调度各类业务的具体操作要求及各类电网计算的相关知识，分层构建各关键节点的子节点及其属性。电网调度管理细则类知识如：《电网调度管理条例及实施办法》、《国家电网调度控制管理规程》以及各分省地调控中心的调控运行管理细则等用于说明异常及事故处置的基本原则、步骤的知识。

步骤五，基于电网调控必备动态知识类知识按照电网设备操作、异常及事故处理决策流程及电网计算中知识间的关系和计算步骤，采用cypher语言构建各节点之间的电网调度领域知识属性图模型。电网调控必备动态知识类知识如：各实际电网的主网稳定规定、电网事故处置预案、电网运行方式等。

需要说明的是，根据声明式查询语言cypher的查询原理，为了提高知识查询效率，在构建属性图模型时：(1)采用标签替代关系复杂的节点的方法，避免属性图模型中出现超级节点；(2)采用属性替代无需进一步计算的节点的方法，简化属性图模型；(3)采用添加“知识点出处”的标签的方法，实现在不增加冗余关系的基础上各类专业书籍、标准规范的图谱化。

步骤六，利用Neo4j完成电网调度领域知识属性图模型的增、删、查、改及与调度培训仿真系统的接口设计与开发。

Neo4j是目前构建图数据库的常用工具，具有原子性、一致性、隔离性、持久性的特点，擅于处理复杂关系，扩展性好，支持JSON、CSV、JDBC、XML等多种数据源的导入，便于与电网调度其他常用计算软件交互以及知识可视化的实现。

实施例1：

(1)首先，确定面向电网调度员培训的知识来源，除电网模型等结构化数据之外，非结构化数据来源如下表所示：

(2)采用cypher语言构建电网调度领域知识属性图模型

以便于查询为基本原则，提取电网调度领域知识的节点、关系、属性、标签并采用cypher语法来表示。例如：

某段文字型知识原文如下：

电力系统静态稳定计算分析的目的是采用相应的判据确定电力系统各个运行点的静态稳定性，在给定运行方式下求取静态输送功率极限和静稳定储备，检验静稳定储备是否满足要求。对于大电源送出线、联系薄弱的电网联络线、大受端系统、网络中的薄弱断面等需要进行静态稳定分析。出处：《电力系统安全稳定计算技术规范》DL/T1234-2013,4.6.

该段文字型知识的属性图模型如下：

(dldlaqjh:术语{name:”短路电流安全校核”},定义:”短路电流安全校核的目的是在规定的运行方式或网络拓扑结构下，检验系统中各母线短路电流水平是否满足相关断路器开断能力的要求，研究限制短路电流水平的措施.”,出处:”《电力系统安全稳定计算技术规范》DL/T 1234-2013,4.5”)

(dldlaqjh)-[:计算对象]->(brllx:联络线{name:”联系薄弱的电网联络线”})

(dldlaqjh)-[:计算对象]->(ddyscx:线路{name:”大电源送出线”})

(dldlaqjh)-[:计算对象]->(ddyscx:电网结构{name:”大受端系统”})

(dldlaqjh)-[:计算对象]->(brdm:电网结构{name:”薄弱断面”})

实施例2：

一种基于CYPHER的电网调度领域知识属性图模型构建装置，包括如下模块：

知识来源模块，用于根据电网调度业务内容、要求及电网运行分析基础理论知识的内在联系，确定电网调度领域知识来源；所述电网调度领域知识来源包括：主题词标准类、电力行业标准规范类、电网调度管理细则类、电网调控必备动态知识类。

关键节点生成模块，用于基于主题词标准类知识构建电网调度领域术语表，形成关键节点。

标准生成模块，用于基于电力行业标准规范类知识综合考虑电网调度业务类型及电网计算类型，采用自顶向下法，构建电网调度领域知识的标签，并将关键节点按照标签分类组织。

子节点生成模块，用于基于电网调度管理细则类知识按照电网调度各类业务的具体操作要求及各类电网计算的相关知识，分层构建各关键节点的子节点及其属性。

图模型生成模块，用于基于电网调控必备动态知识类知识按照电网设备操作、异常及事故处理决策流程及电网计算中知识间的关系和计算步骤，采用cypher语言构建各节点之间的知识属性图模型。

图模型工具模块，用于利用Neo4j完成电网调度领域知识属性图模型的增、删、查、改及与调度培训仿真系统的接口设计与开发。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。