本发明属于电力系统调度自动化技术领域，涉及变电站继电保护方向。
背景技术：
继电保护是电网安全运行的第一道防线，其稳定运行保障着电网的稳定运行，当继电保护发生故障时，需要设备异常能被及时发现并通知设备运行维护人员。因此在继电保护设备设计上就具备比较完善的自检功能，能够在运行过程中对设备自身的异常进行自诊断，发现设备故障给出告警，其自检功能基本做到了“只要保护不发告警信息，装置就是完好的”。因此告警信息可作为继电保护检验的重要判据。但是具体告警信息的描述因各设备制造企业采用的逻辑原理及算法的差异各自不同，使用了较多专业术语和未规范的语言，导致这些信号可读性比较差，仅继电保护专业人员才能有效识别告警描述含义，设备监控人员发现告警后如不能识别告警信息的含义，则会造成设备缺陷无法被及时处理，给电网安全运行带来了隐患。在理想的情况下，应对继电保护的自检告警信息的类别作出规范性定义，使电网运行维护人员能根据自检告警的描述识别其含义。但是在电网中，继电保护已经得到广泛应用，如按上述方案，则需对每台运行的继电保护进行升级，其工作量和造成的设备停运风险是电网公司难以接受的。因此通过数据研究，将现有继电保护设备自检告警信息映射为具体的故障性质、影响范围及告警原因，使电网设备监控人员，运行维护人员能轻易的识别自检告警信息描述的含义，有重要的应用价值。
技术实现要素：
本发明提出的一种继电保护告警信息语义辨识方法，其目的是基于继电保护告警描述和运行信息，通过数据挖掘方法对继电保护告警信息进行多维度分析，发现继电保护告警信息对应的故障特征，从而有效的对继电保护设备的告警信息进行语义识别，支撑继电保护运维工作。
本发明采取以下方案。
一种继电保护告警信息语义辨识方法，基于决策树对继电保护告警信息的语义进行辨识，实现对继电保护告警信息的自动辨识；其特征在于,所述继电保护告警信息语义辨识方法包括下述步骤：
步骤(1)分析继电保护历史告警信息的处理过程，利用告警信息的固有属性，并结合人工定位故障时所需要参考的电流、电压、开入、开出等故障特征值，形成该告警信息的属性信息，并结合每项历史告警信息所描述的语义和实际处理结果，形成样本数据，然后进入步骤(2)；
步骤(2)利用多项样本数据进行决策树训练学习，进行决策树的分枝和剪枝，产生继电保护告警信息决策树；
步骤(3)当运行中的继电保护产生告警信号后，采集该信号，同时召唤继电保护当前的运行模拟量和开关量，并将其输入决策树根节点进行推理；
步骤(4)决策树推理失败，将此告警信息人工分析后作为样本数据对决策树进行训练，生成新的决策树；
步骤(5)决策树推理成功，将决策树推理结果输出，包括告警性质、故障位置、故障原因。
本发明进一步包括以下优选方案：
在所述步骤(2)中，继电保护告警信息决策树产生方法为：
1)利用自顶向下的贪婪搜索遍历可能的决策树空间，选择分类能力最好的属性作为树的根结点；
2)根据当前结点属性取值的不同，将训练样本数据集分为若干子集，每个子集为该结点的一个分枝，该节点属性不再参与后续的分枝；
3)重复1)、2)过程，直到没有剩余属性可以用来进一步划分样本为止。
告警信息的属性信息包括功能是否失效、采样值是否正确、开入量是否正确、开出量是否正确；其中，分类能力最好的属性是功能是否失效。在所述步骤(3)中，继电保护告警信息决策树的推理方法包括：
1)从决策树的根节点开始，在决策树的节点上进行属性及其取值的比较；告警信号的某个属性及其取值与该节点上的属性及其某个属性值相匹配时，便沿着该属性值的分支向下延伸搜索，到达下一节点；
2)如果已知事实中有属性与根节点上的属性匹配，但它们的属性值不完全匹配，则根据最临近原则，选择匹配度最大的分支向下搜索，到达新节点；
3)如果已知事实的所有属性都与节点上的属性不匹配，则推理失败；
4)如果当前节点是决策树的叶子节点，则给出叶子节点中所包含的结论，决策树推理过程结束。
对于现有技术，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明解决了长期以来继电保护告警信息专业性强难以识别的问题，避免了因无法有效识别继电保护告警信息语义，造成的设备故障无法被及时准确识别而导致的电网安全隐患等问题，为继电保护设备状态监视提供了新的技术支撑。
附图说明
图1是本发明的继电保护告警信息语义辨识流程图；
图2是决策树产生图；
图3是决策树推理图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明作进一步详细描述。结合附图1，本发明提供一种继电保护告警信息语义辨识方法。本申请公开的继电保护信息状态评估方法包括以下步骤：
步骤1：分析继电保护历史告警信息的处理过程，利用告警信息的属性，并结合人工定位故障时所需要参考的电流、电压、开入、开出等故障特征值，形成该告警信息的属性信息，并结合每项历史告警信息所描述的语义和实际处理结果，形成样本数据，然后进入步骤2；
告警信息的固有属性仅包含功能是否失效，标识了继电保护功能是否失效，可作为告警信息的属性之一，据此可将告警的故障性质分为装置故障和装置异常两类。同时将告警发生时的电流情况、电压情况、开入情况、开出情况等也作为告警信息的属性，电流和电压情况标识了采样值是否正常，开入和开出情况分别标识了开入量是否正常和开出量是否正常。除此之外，参与训练产生决策树的样本数据还要包括告警的实际处理结果信息。
步骤2：利用多项样本数据进行决策树训练学习，进行决策树的分枝和剪枝，产生继电保护告警信息决策树。
决策树训练方法如下所述：
2-1：利用自顶向下的贪婪搜索遍历可能的决策树空间，选择分类能力最好的属性作为树的根结点；
使用自顶向下的贪婪搜索算法，对继电保护的告警信息的样本数据进行遍历，继电保护的属性包括功能是否失效，采样值是否正确、开入量是否正确、开出量是否正确等。选取分类能力最好的属性继电保护功能是否失效作为树的根节点。
2-2：根据当前结点属性取值的不同，将训练样本数据集分为若干子集，每个子集为该结点的一个分枝，该节点属性不再参与后续的分枝；
根节点的属性为告警性质，根据其属性值的不同可将样本空间分为装置故障和装置异常两大类，每一类作为根节点的子节点，该子节点中，包含了原样本空间中的子集，可看为一个新的样本空间，且在该样本空间中对所有样本去除掉告警性质的属性。
2-3：重复2-1、2-2过程，直到没有剩余属性可以用来进一步划分样本为止。
对于每一个新的子节点，再次利用自顶向下的贪婪搜索遍历子节点的样本空间，寻找分类能力最好的属性，在本发明中，根据告警时故障特征数据，故障位置是通过遍历被选中的分类属性，因此选取故障位置作为继续分类的节点，可分为：cpu插件异常、开出异常、开入异常、交流异常、通道异常、通信异常、系统异常、其他异常等几类。同样，再次进行决策树的分支和产生每一个子节点上新的样本空间。依次类推，直到找不出新的属性进行样本空间划分为止。最终形成附图2所示的决策树。
步骤3：当运行中的继电保护产生告警信息后，采集该信号，同时召唤继电保护当前的运行模拟量和开关量，并将其输入决策树根节点进行推理；
收到继电保护告警信息后，首先根据该告警信息的描述获取继电保护功能是否正常的信息，如：装置故障或者装置异常。然后对继电保护进行运行数据召唤，获取其告警时的运行数据，包括：电流、电压等模拟量，开入、开出等开关量。判断这些数据是否正常，也作为告警信息的属性。将上述信息导入决策树根节点，进行决策树的推理。具体的方法如下所述：
3-1：从决策树的根节点开始，在决策树的节点上进行属性及其取值的比较；告警信息的某个属性及其取值与该节点上的属性及其某个属性值相匹配时，便沿着该属性值的分支向下延伸搜索，到达下一节点；
利用上文中构建的决策树对告警信息进行推理，将告警信息及其属性首先与根节点上的属性进行比较，如发现告警信息的的某个属性与根节点上的属性一致，而且其值与根节点的某个分支属性值一致，则可以沿着该分支到达子节点，并继续与该子节点进行属性比较。
3-2：如果已知事实中有属性与根节点上的属性匹配，但它们的属性值不完全匹配，则根据最临近原则，选择匹配度最大的分支向下搜索，到达新节点；
如果告警信息的的某个属性与根节点上的属性一致，而且其值与根节点的某个分支属性值都不完全一致，则可以沿着匹配度最大的分支到达子节点，并继续与该子节点进行属性比较。
3-3：如果已知事实的所有属性都与节点上的属性不匹配，则推理失败；
如果发现告警信息的所有属性与当前比较节点上的属性都不能匹配一致，则推理失败，推理过程结束。进入步骤4；
3-4：如果当前节点是决策树的叶子节点，则给出叶子节点中所包含的结论，决策树推理过程结束。
如到达叶子节点，则给出叶子节点中所包含的结论。进入步骤5。如附图3所示，告警信息“开入通讯中断”产生，其属性属于装置异常类，召唤模拟量和开关量，开关量，发现一部分开入异常，一部分开入正常，该属性信息可排除电源插件异常的可能。将其导入决策树根节点，按照属性进行分析，得出此告警信息的故障性质为“装置异常”，故障位置为“开入异常”，故障原因为“开入插件坏”的结论。
步骤4：决策树推理失败，将此告警信息人工分析后作为样本数据对决策树进行训练，生成新的决策树；
将未能成功经过决策树推理的告警信息，通过人工分析，得出其故障相关的属性，以及其处理的方法后，将其作为样本数据，重新进行步骤2中描述的决策树训练，生成新的决策树。
步骤5：决策树推理成功，将决策树推理结果输出，包括告警性质、故障位置、故障原因。
如通过决策树推理成功到达决策树的叶子节点，则推理完成，将推理结果输出，包括了告警性质、故障位置和故障原因。
申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。