基于框架理论的操作票自动生成专家系统
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摘要
随着计算机生成操作票系统在电力系统应用的逐渐推广，人们对其性能提出了更高的要求。国内外的相关科研人员为此进行了不懈的努力，先后开发出了多种类型的操作票生成系统。从早期的程序存储式操作票自动生成系统到现在的操作票专家系统，操作票生成系统取得了长足的发展，其性能也得到了很大的提高。但是，在通用性、实时性和出票正确率等方面仍然存在不足。
本文介绍的操作票自动生成系统，试图为解决上述问题做出一点尝试。
本系统是专家系统理论、面向对象程序设计方法和数据库管理系统融合的结晶。它通过采用框架表示法来描述电力系统的设备参数，建构了一个直观的、层次分明的数据结构；通过运用产生式表示法来表示变电站一次电气设备的操作规则知识，建立了一个具有通用性的知识库；通过采集SCADA系统的实时数据来刷新设备状态，保证了设备状态的实时性，确保了开票的正确率；通过使用面向对象编程语言Visual C++6.0和数据库管理系统Microsoft Access，实现了系统的开发。本系统具有以下一些主要特点：
(1)实时性。通过与SCADA系统的连接，利用SCADA数据库里的实时数据刷新本系统的设备状态，使之与现场实际状态相符。
(2)实用性。本系统开发了一个功能强大的图形软件包，用户可以根据现场设备的变化自行修改变电站一次系统图，甚至可以自行扩展。
(3)通用性。本系统的知识库是建立在电力系统一般知识和客户提供的变电站的特殊知识的基础上的，因而本系统基本上无需修改即可应用于其它变电站。
(4)多种开票方式，保证了较高的出票正确率。由于本系统有3种操作票生成模式(自动生成、调用典型票和手工编写)，故能满足各种操作任务开票的需要。
(5)动画预演。在系统生成操作票后，可通过操作票预演功能把操作票中的一次设备操作项目用动画形式在变电站一次系统图上逐项展示，从而起到检查操作项目及培训新手的作用。
(6)用户的分级管理。通过划分操作权限，对用户进行分级管理，保证系统的安全性。
本系统已在湖南省张家界电业局投入运行。
After expert system technology was introduced to research automatically forming system of operation tickets, many progresses had made at many aspects of the system's performance. But, some faults are still survived at aspects of generalness, real time, etc.
An expert system based on frame theory for automatic generating operation sequences of substation is introduced in this paper. The parameters of power system are described with the reproach of frame knowledge representation, and an obvious and clear data structure is constructed. The operating rules of substation equipments are depicted by the reproach of production representation, and a general knowledge data is formed. The equipments' state of the expert system global database is renewed with the real time datum from SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) system. A practical and intelligent expert system has been developed with the combination of expert system theory and the object-oriented language Visual C++.
The main distinguishing features of the system are the following:
1) The system has interface with SCADA system, and can renew its global database's equipments state with the real time datum from SCADA system.
2) The system develops a strong figure software. Users can initialize and modify substation drawing easily.
3) The system can apply to all kinds of substations, if some modifications are done to its knowledge base.
4) Three modes are provided to form operation tickets, they are automatically forming mode, modifying typical tickets mode and manual writing mode.
5) The operating items can be previewed in substation drawing.
6) Users are graded according to their purview.
本文介绍的操作票自动生成系统，试图为解决上述问题做出一点尝试。
本系统是专家系统理论、面向对象程序设计方法和数据库管理系统融合的结晶。它通过采用框架表示法来描述电力系统的设备参数，建构了一个直观的、层次分明的数据结构；通过运用产生式表示法来表示变电站一次电气设备的操作规则知识，建立了一个具有通用性的知识库；通过采集SCADA系统的实时数据来刷新设备状态，保证了设备状态的实时性，确保了开票的正确率；通过使用面向对象编程语言Visual C++6.0和数据库管理系统Microsoft Access，实现了系统的开发。本系统具有以下一些主要特点：
(1)实时性。通过与SCADA系统的连接，利用SCADA数据库里的实时数据刷新本系统的设备状态，使之与现场实际状态相符。
(2)实用性。本系统开发了一个功能强大的图形软件包，用户可以根据现场设备的变化自行修改变电站一次系统图，甚至可以自行扩展。
(3)通用性。本系统的知识库是建立在电力系统一般知识和客户提供的变电站的特殊知识的基础上的，因而本系统基本上无需修改即可应用于其它变电站。
(4)多种开票方式，保证了较高的出票正确率。由于本系统有3种操作票生成模式(自动生成、调用典型票和手工编写)，故能满足各种操作任务开票的需要。
(5)动画预演。在系统生成操作票后，可通过操作票预演功能把操作票中的一次设备操作项目用动画形式在变电站一次系统图上逐项展示，从而起到检查操作项目及培训新手的作用。
(6)用户的分级管理。通过划分操作权限，对用户进行分级管理，保证系统的安全性。
本系统已在湖南省张家界电业局投入运行。
After expert system technology was introduced to research automatically forming system of operation tickets, many progresses had made at many aspects of the system's performance. But, some faults are still survived at aspects of generalness, real time, etc.
An expert system based on frame theory for automatic generating operation sequences of substation is introduced in this paper. The parameters of power system are described with the reproach of frame knowledge representation, and an obvious and clear data structure is constructed. The operating rules of substation equipments are depicted by the reproach of production representation, and a general knowledge data is formed. The equipments' state of the expert system global database is renewed with the real time datum from SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) system. A practical and intelligent expert system has been developed with the combination of expert system theory and the object-oriented language Visual C++.
The main distinguishing features of the system are the following:
1) The system has interface with SCADA system, and can renew its global database's equipments state with the real time datum from SCADA system.
2) The system develops a strong figure software. Users can initialize and modify substation drawing easily.
3) The system can apply to all kinds of substations, if some modifications are done to its knowledge base.
4) Three modes are provided to form operation tickets, they are automatically forming mode, modifying typical tickets mode and manual writing mode.
5) The operating items can be previewed in substation drawing.
6) Users are graded according to their purview.
引文
[1] 廉师友，人工智能技术导论，西安电子科技大学出版社，2000
[2] 曹文君，知识库系统原理及其应用，复旦大学出版社，1995
[3] 朱福喜，汤怡群，傅建明，人工智能原理，武汉大学出版社，2002
[4] 王万森，人工智能原理及其应用，电子工业出版社，2000
[5] [日] 沟口理一郎，石田亨，人工智能，科学出版社，2003
[6] 王宏，李玉东，李罡，Visual C++实战演练，人民邮电出版社，2000
[7] [美] Jon Bates，Tim Tompkins，实用Visual C++6. 0教程，清华大学出版社，2000
[8] 尹朝庆，尹皓，人工智能与专家系统，中国水利水电出版社，2002
[9] 钱能，C++程序设计教程，清华大学出版社，1999
[10] 方富淇，张积忠，何海辉，介绍一个变电站倒闸操作票专家系统，广东电力，1993(2)
[11] 唐国庆，一个已开发的操作票调度管理系统，电力系统自动化，1990(3)
[12] 周国锋，郝红梅，工作票、操作票计算机管理系统分析，山东电力技术，1995(1)
[13] 李继红，王冬明，一个适合调度员应用的电网调度操作票系统，浙江电力，1997(3)
[14] 江振华，程时杰，基于开关逻辑的电力系统图形和操作票自动生成系统，电力自动化没备，1999(6)
[15] 胡海涛，孙宏斌，张伯明，等，变电站操作票专家系统的研究与应用，电力自动化设备，2002(8)
[16] 李欣然，苏盛，陈超强，基于任务分解的通用变电站操作票系统，电力系统及其自动化学报，2002(2)
[17] 张健，朱永利，杨子强，等，适用于变电站操作票推理的面向对象知识表示法，电力自动化设备，2002(1)
[18] 王林川，焦燕莉，邓集祥，一种新的灵活实用的操作票专家系统，继电器，2000(4)
[19] 刘崇德，编制厦门李林变电所电气操作票的专家系统，电力与电工，1991(1)
[20] 唐国庆，伍斌，徐洪彬，等，DOMES——一个已开发的调度操作管理专家系统，电力系统自动化，1990(3)
[21] 叶绿，史烈，变电所操作票图形辅助开票系统的设计与实现，计算机辅助设计与图形学学报，1999(11)
[22] 卢志刚，古国晨，周卫东，等，SDCCZPES-操作票辅助开票及管理专家系统，贵州工业大学学报(自然科学版) ，1999(8)
[23] 邵学俭，钱源平，变电所通用操作票管理系统的设计，浙江电力，1998(1)
[24] 徐淑珍，朱子述，张君，等，变电站操作票仿真系统的面向对象设计和实现，高电压技术，2000(2)
[25] 邱升孝，李斌，王培军，变电站倒闸操作票智能生成系统的开发与应用，山东电力技术，2000(5)
[26] 鞠勇，变电站倒闸操作票自动生成系统，电力建设，1997(1)
[27] 陈淑义，徐建国，夏同波，变电站电气倒闸操作票专家系统，山东电力技术，1998(4)
[28] 张永生，变电站智能操作票专家系统的开发应用，华东电力，2000(9)
[29] 杜继萍，张爱华，操作票自动生成系统在太钢四降压站的应用，冶金动力，2001(2)
[30] 邹军，许珉，娄和恭，大型变电站操作票自动生成专家系统，郑州工业大学学报，1997(9)
[31] 黄贵珍，张大立，电力网智能操作票专家系统，广西电力工程，2000(1)
[32] 连长胜，电力系统变电站计算机倒闸操作票系统，太原理工大学学报，2001(7)
[33] 邹春解，祝滨，祝洪博，电气倒闸操作票管理系统的开发与应用，东北电力学院学报，1997(12)
[34] 宋宏坤，电网调度操作票管理专家系统及应用，电力系统自动化，1999(10)
[35] 陶维青，鲍道良，桂汉生，等，发电机变压器组操作票专家系统，合肥工业大学学报(自然科学版) ，1998(4)
[36] 吴宇斌，仿真变电站操作票打印系统的开发及应用，河北电力技术，1997(5)
[37] 刘志刚，湖南电网调度指令操作票改革的设想，湖南电力，1998(5)
[38] 靳希，管相忠，张磊，等，华东电网智能调度命令操作票系统软件的研制，上海电力学院学报，2001(9)
[39] 卢锦玲，栗然，刘艳，等，基于动态数据交换的地调操作票系统，华北电力大学学报，2002(4)
[40] 栗然，张光华，卢锦玲，可视化环境下的配电网操作票通用化实现，电力系统自动化，2001(5)
[41] 刘斌，汪林科，候佑华，等，蒙西电网调度操作票专家系统的开发，内蒙古电力技术，2001(19)
[42] 陶维青，鲍道良，叶宝喜，等，面向对象的发电厂网络开关操作票专家系统，电力系统自动化，1997(12)
[43] 俞向东，微机电气操作票在电厂的应用，华东电力，2002(5)
[44] 李西林，微机填写操作票在变电站应用的初步探讨，电力安全技术，2000(2)
[45] 薛玮，桂浩，新型变电站操作票自动生成专家系统设计构想，湖南电力，2000(1)
[46] 游波，邓祥力，刘志宏，一种在线操作票专家系统，电力情报，1999(3)
[47] 杜俊，智能操作票系统在变电所的应用，浙江电力，2000(2)
[48] 许巧燕，尤钟晓，智能化调度操作票系统的实现，电力自动化设备，2000(8)
[49] 向铁元，谢锋，龚亚峰，基于框架理论的变电站操作票自动生成系统，中国农村水利水电，2003(8)
[50] 谢锋，向铁元，聂云，等，框架理论在操作票专家系统中的应用，电力自动化设备，2003(10)
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[62] Alme J. Bayle; Frames: A Heuristic Critical Review; IEEE, 1989.
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