基于ANN和ES集成的变电站告警信息分析决策系统和方法与流程

技术特征：

1.基于ANN和ES集成的变电站告警信息分析决策系统，其特征在于，所述系统包括：

数据库，用于存放所述系统接收到的实时告警信息和设备静态配置数据；

推理模块，用于对告警信息的推理过程进行协调和控制；

解释模块，用于对推理模块的推理结果进行解释；

隐式知识提取模块，用于将数值表达的知识显式表达；

知识库，用于存放显示知识规则和包含在连接权值中的隐式知识；

人机接口模块，用于将解释模块和隐式知识提取模块输出的信息转化为用户理解的形式并输出。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述推理模块包括数值运算推理单元和符号逻辑推理单元；

所述符号逻辑推理单元用于符号启发式运算；所述数值运算推理单元用于数学推理运算。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述知识库包括ES显式知识模块和ANN隐式知识模块；其中，

所述ES显示知识模块用于变电站常规故障推理；

所述ANN隐式知识模块用于存放与知识库规则不匹配的故障的推理结果。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，当变电站发生常规故障时，所述符号逻辑推理单元、解释模块和人机接口模块之间相互通信；系统启动符号逻辑推理单元，触发解释模块，并通过人机接口模块输出；当变电站发生非常规故障时，所述数值运算推理单元、ANN隐式知识模块、知识库和人机接口模块之间相互通信；所述系统启动数值运算推理单元，触发所述ANN隐式知识模块和所述知识库，并通过人机接口模块输出；

数据库存放的告警信息经告警预处理剔除误发误告警信息后，如果与ES显示知识模块存放的知识相匹配，直接交给ES处理，通过建立故障推理模型、故障推理机制及选择推理方向进行推理，输出推理结果。

5.基于ANN和ES集成的变电站告警信息分析决策方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)接收告警信息并录入数据库；

(2)预处理所述告警信息,剔除误告信息；

(3)提取有效告警信息；

(4)当预处理后的告警信息与知识库中任一条知识规则匹配时，直接通过ES进行推理并输出结果；

(5)当预处理后的告警信息与知识库中所有知识规则皆不匹配时，则转至ANN进行处理；

(6)对输出结果进行解释，并通过ANN运算推理的设备故障所对应的隐式知识转化为知 识规则，存入知识库。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)预处理所述告警信息包括，根据遥信变位的遥测变化进行判断，具体步骤包括：

a)定义假遥信判别库；

根据实际需求，定义所述假遥信判别库，包括厂站号、遥信序号、遥测序号、遥测波动值、遥控操作时间和有效时间长度；

b)当某一遥信发生变位时，启动该假遥信判别库，找到变化的遥信序号和对应的遥测序号；

c)从数据库中获取有效时间长度内所述遥测序号对应的遥测值，将该遥测值与假遥信判别库中遥测波动值进行比较；若大于遥测波动值，则该遥信为正常变位，否则为误告信息。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中有效告警信息，包括保护动作信息、备自投信息、开关变位信息、重合闸信息、保护出口信息、保护压板信息、测控远方就地信息、越限告警信息、通信状态信息和异常告警信息。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中ES推理包括，建立故障推理模型和故障推理机制，并确定推理方向。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述故障推理模型，包括故障类型、时间窗口和推理启动信号；

其中，所述故障类型包括单纯故障和组合故障；

所述时间窗口整定为3～10s；

所述推理启动信号包括保护动作信号、断路器动作信号和事故总信号。

10.如权利要求8所述的基于ANN和ES集成的告警信息分析决策方法，其特征在于，所述故障推理机制采用单个事件推理与多个关联事件推理相结合的多重推理机制。

11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述推理方向包括，选用正反向混合推理方式，首先正向推理提出假设，然后反向推理证实假设，并输出推理结果；具体过程包括：

11-1搜索知识库，提取与数据库的故障信息匹配的知识规则：首先提取知识库任一知识规则的前提部分，与数据库的故障信息进行对比，若所述故障信息中包含该前提部分，该知识规则匹配成功，并将其添加至知识匹配集中；否则，进行下一条知识规则匹配，循环操作；

对于匹配失败的故障采用BP神经网络算法进行推理；

11-2依次对知识匹配集中每一条知识规则进行ES推理；

11-3将推理得出的结论放入动态数据库，对于无法得出结论的故障信息采用BP神经网 络算法进行推理；直至不再产生新的结论。

11-4将所有知识规则的前提部分作为新的假设加入故障假设集合，直到故障假设集合中某一条假设成立为止，如果所有的假设均不成立，系统进入BP神经网络计算程序。

12.如权利要5所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)中ANN进行处理包括，在处理前设置变电站设备的主保护和后备保护误动、拒动的概率系数为a_i，保护装置的故障可靠系数为θ_i，根据下述公式获得设备的综合保护系数

该系数P连同设备相关联的开关变位和故障信息一起作为ANN的输入信息。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，对所述输入信息进行ANN运算，包括；

选定神经网络结构，设定所有阈值与连接权值为分布均匀的较小数值；

采用正向传播和误差反向传播，对该神经网络结构进行学习。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述正向传播包括，输入信号经过sigmoid函数逐层正向传播，由输出层输出信息处理结果，如果实际输出与期望不符，则进行误差反向传播。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述误差反向传播包括，输出信号的误差沿原路返回，按误差梯度下降的方式修改各层神经元的权值和阈值，经过反复传播，各层权值不断调整，使得信号误差降至要求范围之内；

当ANN运算后求得某个设备的输出结果为1，则说明设备发生故障，否则该设备正常。