郭曉利，韓 嘯

(東北電力大學(xué)信息工程學(xué)院，吉林吉林132012)

針對目前現(xiàn)有電網(wǎng)生產(chǎn)各應(yīng)用系統(tǒng)都是基于本業(yè)務(wù)或本部門的需求，存在不同的平臺、不同的應(yīng)用系統(tǒng)、不同的數(shù)據(jù)格式，難以從整個電網(wǎng)公司生產(chǎn)全流程的角度來考慮數(shù)據(jù)的使用，這導(dǎo)致電力公司內(nèi)部不同的系統(tǒng)信息資源分散［1］，橫向不能共享，上下級間縱向貫通困難。電力企業(yè)要提高電網(wǎng)知識創(chuàng)新的速度和效率，就需要通過協(xié)同的方式加強電網(wǎng)知識的共享、交互與激活，并通過發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)知識資源之間的關(guān)聯(lián)進行知識整合。

針對上述電網(wǎng)知識資源存在的問題，本文提出一種基于雙庫協(xié)同理論的電網(wǎng)知識協(xié)同發(fā)現(xiàn)策略，意在為解決這些系統(tǒng)雖然有豐富的數(shù)據(jù)資源，卻形成了以縱向?qū)哟味?、橫向系統(tǒng)多為主要特征［2］的“電網(wǎng)信息孤島”的問題提供一種新的思路。

1 電網(wǎng)知識協(xié)同發(fā)現(xiàn)策略模型的建立

1.1 電網(wǎng)知識協(xié)同發(fā)現(xiàn)策略原理

電網(wǎng)知識協(xié)同發(fā)現(xiàn)策略模型是利用雙庫協(xié)同機制［3］構(gòu)建了電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫與電網(wǎng)知識庫的內(nèi)在聯(lián)系通道，利用電網(wǎng)基礎(chǔ)知識庫去制約和驅(qū)動電網(wǎng)知識的挖掘過程，從而改變電網(wǎng)知識發(fā)現(xiàn)的固有的運行機制［4］，在結(jié)構(gòu)與功能上形成了相對傳統(tǒng)電網(wǎng)知識發(fā)現(xiàn)而言的一個開放的、優(yōu)化的擴體。

1.2 電網(wǎng)知識協(xié)同發(fā)現(xiàn)策略邏輯模型圖

電網(wǎng)知識協(xié)同發(fā)現(xiàn)策略邏輯模型圖如圖1所示。

其主要構(gòu)成如下:

(1)真實電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫:包括當(dāng)前各系統(tǒng)存儲的，可以被發(fā)現(xiàn)使用的歷史電網(wǎng)數(shù)據(jù)和實時電網(wǎng)數(shù)據(jù)。

圖1 電網(wǎng)知識協(xié)同發(fā)現(xiàn)策略模型

(2)基礎(chǔ)電網(wǎng)知識庫:存儲著用科學(xué)的形式對電網(wǎng)建設(shè)進程中運行、管理、控制及生產(chǎn)等方面中的各環(huán)節(jié)出現(xiàn)的有價值意義的電網(wǎng)經(jīng)驗信息，其中包括電力安全規(guī)程、電力設(shè)備操作規(guī)則、調(diào)度員的經(jīng)驗、領(lǐng)域?qū)＜抑R等。

(3)驅(qū)動電網(wǎng)知識庫:由電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的各類方法和實例結(jié)構(gòu)構(gòu)成，此庫中的內(nèi)容均可以叫做電網(wǎng)的驅(qū)動知識。

(4)電網(wǎng)知識協(xié)同發(fā)現(xiàn)策略集:主要功能是由電網(wǎng)領(lǐng)域?qū)＜页鲎龅囊恍┛陀^判斷;根據(jù)電網(wǎng)領(lǐng)域?qū)＜业膫€人習(xí)慣及對電網(wǎng)知識發(fā)現(xiàn)預(yù)測結(jié)果的初始討論，參考各電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行各個環(huán)節(jié)的模型的自身的誤差研究，對新發(fā)現(xiàn)的電網(wǎng)知識是否可以完全接受使用進行可行性評價;依賴各個電網(wǎng)領(lǐng)域?qū)＜覍﹄娋W(wǎng)知識的不同興趣點，對有待進行更深層次研究的“電網(wǎng)知識節(jié)點”進行綜合研究和討論。

(5)衍生電網(wǎng)知識庫:由電網(wǎng)知識協(xié)同發(fā)現(xiàn)策略集發(fā)現(xiàn)得到的新的電網(wǎng)知識構(gòu)成，主要是電網(wǎng)工作人員做出的決策是經(jīng)過定性和定量分析而得到的有價值的參考。

(6)電網(wǎng)可視化交互接口:通過運用匹配電網(wǎng)知識發(fā)現(xiàn)進程中的方式方法，實現(xiàn)電網(wǎng)智能化的人機互動，使電網(wǎng)領(lǐng)域?qū)＜疑钊氲膮⑴c電網(wǎng)知識協(xié)同發(fā)現(xiàn)的整個進程中，通過多種方式顯示發(fā)現(xiàn)的新電網(wǎng)知識，有利于電網(wǎng)領(lǐng)域?qū)＜业难芯?、對比及分析?/p>

2 該策略邏輯模型的主要創(chuàng)新點

2.1 將海量電網(wǎng)數(shù)據(jù)資源進行層次劃分

將當(dāng)前電網(wǎng)中各個數(shù)據(jù)庫的資源按照挖掘?qū)哟蝿澐殖呻娋W(wǎng)數(shù)據(jù)和電網(wǎng)知識兩部分，并突破現(xiàn)有的電網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲方式，提出將電網(wǎng)知識獨立存儲于基礎(chǔ)電網(wǎng)知識庫中。

2.2 將以認(rèn)知心理學(xué)為基礎(chǔ)的知識協(xié)同思想融合到電網(wǎng)知識發(fā)現(xiàn)進程中

在電網(wǎng)知識發(fā)現(xiàn)進程中的“聚焦”和“知識評價”階段［5］調(diào)用電網(wǎng)知識協(xié)調(diào)發(fā)現(xiàn)策略集，實現(xiàn)對電網(wǎng)知識的全面評價，并在評價的基礎(chǔ)之上，實現(xiàn)對電網(wǎng)知識更高層次的提升。其中，電網(wǎng)知識協(xié)同發(fā)現(xiàn)策略集中的兩個重要工具為啟發(fā)型電網(wǎng)知識協(xié)調(diào)器和維護型電網(wǎng)知識協(xié)調(diào)器。

(1)啟發(fā)型電網(wǎng)知識協(xié)調(diào)器:主要功能是在以屬性為基礎(chǔ)的電網(wǎng)知識庫建立原則下，通過搜索電網(wǎng)知識庫中“電網(wǎng)知識節(jié)點”的不關(guān)聯(lián)，以發(fā)現(xiàn)“電網(wǎng)知識短缺”［6］，產(chǎn)生“電網(wǎng)知識創(chuàng)新意向”，從而啟發(fā)與激活電網(wǎng)真實數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)的“電網(wǎng)數(shù)據(jù)子類”，以產(chǎn)生“定向挖掘進程”。通過規(guī)定電網(wǎng)規(guī)則優(yōu)先級，以定向挖掘較可信與關(guān)聯(lián)性強的待定規(guī)則來防止“海量電網(wǎng)數(shù)據(jù)定向挖掘”現(xiàn)象的產(chǎn)生。

(2)維護型電網(wǎng)知識協(xié)調(diào)器:主要功能是當(dāng)從電網(wǎng)真實數(shù)據(jù)庫的大量電網(wǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)驗中經(jīng)聚焦而生成感興趣的與具有一定可信度的電網(wǎng)規(guī)則(電網(wǎng)知識)后，使電網(wǎng)知識發(fā)現(xiàn)進程產(chǎn)生中斷，從而去定向搜索電網(wǎng)知識庫中有無此生成電網(wǎng)規(guī)則的重復(fù)、冗余與矛盾［7］。若有重復(fù)或冗余，則取消該生成電網(wǎng)規(guī)則或冗余規(guī)則而返回電網(wǎng)知識發(fā)現(xiàn)進程的“始端”;若無，則繼續(xù)電網(wǎng)知識發(fā)現(xiàn)的進程。對于矛盾的處理，可采用電網(wǎng)知識屬性約束規(guī)則的條件［8］及根據(jù)電網(wǎng)知識的可信度或與電網(wǎng)知識的關(guān)聯(lián)強度來裁決等方法。

2.3 電網(wǎng)知識庫具有在內(nèi)容和結(jié)構(gòu)上的自我進化的能力

電網(wǎng)知識庫的結(jié)構(gòu)并非僅僅由領(lǐng)域?qū)＜液碗娏ぷ髡叩热藶橐蛩厮鶝Q定，而是參照電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中的真實電網(wǎng)數(shù)據(jù)客觀的、量化的決定［9］，且伴隨電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)資源的累積，電網(wǎng)知識庫的結(jié)果也隨之動態(tài)變化。

3 電網(wǎng)知識協(xié)同發(fā)現(xiàn)策略在電力需求預(yù)測中的實例應(yīng)用

2000年至2005年河北省月售電量的曲線圖，如圖2所示。

一年的十二個月份，由于季節(jié)的變化，每個月的售電量存在一定的周期性變化，從圖2可以看出，月度售電量基本屬于波浪式上升;且如圖3所示，各年份月度售電量也存在一定的相似性。

通過分析圖3，每年的最大用電量基本上出現(xiàn)在4、7、8三個月份?？筛鶕?jù)歷年的月度售電量變化趨勢總結(jié)出一年各個月售電量的大體變化趨勢圖(一般存放于驅(qū)動電網(wǎng)知識庫)，進而根據(jù)趨勢圖與新的月度售電量預(yù)測值進行對比分析，在個別月份售電量比例出現(xiàn)明顯偏差時(調(diào)用電網(wǎng)知識協(xié)同發(fā)現(xiàn)策略集)進行一定的調(diào)整。具體流程如下:

圖2 2000年至2005年河北省月售電量的曲線圖

圖3 2000年至2005年月售電量曲線對比

(1)首先進行歸一化處理，通過在真實電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中得到的河北省2000至2005年月售電量數(shù)據(jù)分析出整體月度售電量呈現(xiàn)波浪式上升的趨勢，通過基礎(chǔ)電網(wǎng)知識庫中的電網(wǎng)知識可知構(gòu)建各月售電量比例趨勢圖只關(guān)心各月比例變化，而不關(guān)心售電量的大小，因此需要對月度售電量進行歸一化處理，如公式(1)所示:

(2)然后調(diào)用驅(qū)動電網(wǎng)知識庫可知，需求取標(biāo)準(zhǔn)比例線L*=［l1，l2，…，l12］T，其中:

以2000年至2005年度的售電量數(shù)據(jù)求得的標(biāo)準(zhǔn)比例線，如圖5所示。

圖4 歸一化后的月度售電量曲線圖

圖5 標(biāo)準(zhǔn)比例線

其中，e*越小說明預(yù)測結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)比例線越貼近，預(yù)測結(jié)果可信度越高，進而可以參照與標(biāo)準(zhǔn)比例線進行對比分析，對明顯偏離的預(yù)測結(jié)果調(diào)用調(diào)用電網(wǎng)知識協(xié)同發(fā)現(xiàn)策略集進行進一步的分析，對預(yù)測模型和預(yù)測方法進行調(diào)整后在進行預(yù)測，最終對預(yù)測結(jié)果進行微調(diào)，在此過程中獲得的新電網(wǎng)知識存入到衍生電網(wǎng)知識庫中。

(3)得到各月的預(yù)測結(jié)果后，按公式(3)計算與標(biāo)準(zhǔn)比例線的偏離程度:

4 結(jié) 論

本文提出了一種電網(wǎng)知識協(xié)同發(fā)現(xiàn)策略，通過該策略的邏輯模型為傳統(tǒng)電網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘方法提供了一個新的思路，電網(wǎng)知識協(xié)同發(fā)現(xiàn)策略邏輯模型通過將電網(wǎng)數(shù)據(jù)資源進行層次劃分，將傳統(tǒng)電網(wǎng)數(shù)據(jù)資源劃分成真實電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)電網(wǎng)知識庫、驅(qū)動電網(wǎng)知識庫，并建立電網(wǎng)知識協(xié)同發(fā)現(xiàn)策略集、衍生電網(wǎng)知識庫及電網(wǎng)可視化交互接口。通過協(xié)同發(fā)現(xiàn)策略集中的電網(wǎng)維護型協(xié)調(diào)器和電網(wǎng)啟發(fā)型協(xié)調(diào)器實現(xiàn)領(lǐng)域?qū)＜因?qū)動電網(wǎng)知識和數(shù)據(jù)驅(qū)動電網(wǎng)知識的融合，以及對電網(wǎng)知識的全面評價和動態(tài)更新。在電力需求預(yù)測實例中，對的預(yù)測結(jié)果進行了評價，并對電網(wǎng)需求預(yù)測模型和結(jié)果的調(diào)整提供了理論依據(jù)，進而驗證了電網(wǎng)知識協(xié)同發(fā)現(xiàn)策略的可行性及實用價值。

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