《電網(wǎng)運行態(tài)勢知識圖譜智能構(gòu)建技術(shù)》

ICS國際標(biāo)準(zhǔn)分類號

CCS中國標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)分類號

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CESXXX-XXXX

電網(wǎng)運行態(tài)勢知識圖譜智能構(gòu)建技術(shù)

Intelligentconstructiontechnologyofpowergridoperationsituationknowledge

graph

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

中國電工技術(shù)學(xué)會發(fā)布

T/CESXXX—XXXX

電網(wǎng)運行態(tài)勢知識圖譜智能構(gòu)建技術(shù)

1范圍

本文件規(guī)定了電網(wǎng)運行態(tài)勢知識圖譜智能構(gòu)建與管理的總體要求，包括電網(wǎng)運行態(tài)勢知識圖譜定義、

電網(wǎng)運行態(tài)勢知識圖譜構(gòu)建方式以及管理方式。

本文件適用于電網(wǎng)運行態(tài)勢知識圖譜智能構(gòu)建與管理標(biāo)準(zhǔn)，用于支撐電網(wǎng)智能調(diào)控系統(tǒng)的研制、開

發(fā)和測試。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T42131-2022人工智能知識圖譜技術(shù)框架

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1知識圖譜Knowledgegraph

知識圖譜是一種語義網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用圖結(jié)構(gòu)描述現(xiàn)實社會中存在的各種實體，以及實體之間的關(guān)聯(lián)

關(guān)系。

3.2電網(wǎng)運行態(tài)勢知識Knowledgeofpowergridoperationsituation

電網(wǎng)運行態(tài)勢知識是指電網(wǎng)運行狀態(tài)、各類穩(wěn)定態(tài)勢評估指標(biāo)、控制策略以及電網(wǎng)發(fā)生的事件等信

息。

3.3電網(wǎng)運行態(tài)勢知識圖譜Knowledgegraphofpowergridoperationsituation

電網(wǎng)運行態(tài)勢知識圖譜是指使用圖模型描述電網(wǎng)穩(wěn)定態(tài)勢知識與電網(wǎng)物理設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，實

現(xiàn)電網(wǎng)穩(wěn)定態(tài)勢知識的直觀表達(dá)。電網(wǎng)運行態(tài)勢知識圖譜可根據(jù)用戶的關(guān)注程度分為系統(tǒng)級知識圖譜與

設(shè)備級知識圖譜，實現(xiàn)了電網(wǎng)運行態(tài)勢知識的分層管理，幫助使用用戶直觀了解電網(wǎng)的運行態(tài)勢。

3.4知識抽取Knowledgeextraction

知識抽取是指從海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)中自動提取結(jié)構(gòu)化的知識元素，轉(zhuǎn)化為知識圖譜的節(jié)點和邊的過

程。

3.5知識融合Knowledgefusion

知識融合是指將來自不同數(shù)據(jù)源、不同領(lǐng)域和不同語言的知識進(jìn)行集成和整合，生成一個一致性和

完整性更高的知識圖譜的過程

3.6知識加工Knowledgeprocessing

知識加工是指對知識圖譜的數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理、分析和推理，從而提高知識質(zhì)量和應(yīng)用效果的過

程。

3.7電子看板Electronicbillboards

實現(xiàn)管理可視化、透明化的一種表現(xiàn)形式，對現(xiàn)場數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息一目了然地表現(xiàn)，通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

將各種文字、圖表、圖像等信息內(nèi)容采用電子顯示屏進(jìn)行發(fā)布。

3.8工位終端Stationterminal

面向生產(chǎn)工位，具備網(wǎng)絡(luò)通信功能的，用于指導(dǎo)現(xiàn)場作業(yè)或執(zhí)行求助、識別等操作的智能終端設(shè)備。

4符號、代號和縮略語

無

1

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5電網(wǎng)運行態(tài)勢知識圖譜構(gòu)建方式

5.1系統(tǒng)級知識圖譜構(gòu)建方式

5.1.1構(gòu)建流程

系統(tǒng)級知識圖譜構(gòu)建流程如圖1所示，包括但不限于：

（1）知識生成：

1）基于電網(wǎng)量測數(shù)據(jù)，利用電網(wǎng)機(jī)理與機(jī)器學(xué)習(xí)算法，包括但不限于強(qiáng)化學(xué)習(xí)、圖卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、

隨機(jī)森林等方法開展電網(wǎng)運行態(tài)勢指標(biāo)計算，生成靜態(tài)評估指標(biāo)與暫態(tài)評估指標(biāo)；基于輸入數(shù)據(jù)與

靜態(tài)評估、暫態(tài)評估指標(biāo)，生成切機(jī)、切負(fù)荷等電網(wǎng)輔助控制策略；基于輸入數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)挖掘

算法，包括但不限于線性回歸、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法開展電網(wǎng)時空特性分析，生成電

網(wǎng)時空軌跡聚類、相似性、相關(guān)性、趨勢預(yù)測分析結(jié)果；

2）基于電網(wǎng)仿真計算，開展電網(wǎng)運行態(tài)勢指標(biāo)計算，計算電壓安全指標(biāo)、功角安全指標(biāo)；

（2）知識融合：對知識生成步驟中輸出的電網(wǎng)評估指標(biāo)、控制策略等信息進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗校正并統(tǒng)

一設(shè)備編碼，實現(xiàn)知識融合；

（3）知識加工：對融合后的知識進(jìn)行本體抽取，抽取出發(fā)電機(jī)、母線等物理實體，各類靜態(tài)評估

與暫態(tài)評估指標(biāo)、擾動控制策略、時空關(guān)聯(lián)特性等虛擬數(shù)字實體以及拓?fù)溥B接關(guān)系等，結(jié)合知識圖譜概

念模型生成初步的系統(tǒng)級知識圖譜；利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，挖掘知識圖譜中實體之間新的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并對

知識的質(zhì)量進(jìn)行評估，舍棄質(zhì)量較低的知識。

輸入知識圖譜構(gòu)建輸出

設(shè)備量測知識加工

數(shù)據(jù)本體抽取知識推理質(zhì)量評估

知識融合系統(tǒng)級

電網(wǎng)告警

數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)清洗校正統(tǒng)一設(shè)備編碼知識圖譜

知識生成

電網(wǎng)拓?fù)潆娋W(wǎng)運行電網(wǎng)輔助電網(wǎng)時空

結(jié)構(gòu)態(tài)勢評估決策生成特性分析

圖1系統(tǒng)級知識圖譜構(gòu)建流程

5.1.2輸入

系統(tǒng)級知識圖譜構(gòu)建的輸入包括但不限于：

（1）設(shè)備量測數(shù)據(jù)：發(fā)電機(jī)、母線、支路、負(fù)荷等實時量測數(shù)據(jù)；

（2）電網(wǎng)告警數(shù)據(jù)：事件類型、事件發(fā)生位置、事件發(fā)生時間；

（3）電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：支路首末端母線、負(fù)荷連接母線、發(fā)電機(jī)連接母線。

5.1.3輸出

系統(tǒng)級知識圖譜信息包括但不限于：

（1）電網(wǎng)狀態(tài)：電網(wǎng)穩(wěn)定或者電網(wǎng)失穩(wěn)；

（2）系統(tǒng)級指標(biāo)：電網(wǎng)整體穩(wěn)定指標(biāo)，包括但不限于網(wǎng)損率指標(biāo)、總發(fā)電裕度指標(biāo)、穩(wěn)定裕度指

標(biāo)；

（3）電網(wǎng)控制策略：調(diào)控類型、調(diào)控對象、調(diào)控量；

（4）關(guān)鍵設(shè)備：當(dāng)前電網(wǎng)最不穩(wěn)定的設(shè)備，重點關(guān)注的設(shè)備。

2

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5.2設(shè)備級知識圖譜構(gòu)建方式

5.2.1構(gòu)建流程

設(shè)備級知識圖譜構(gòu)建流程如圖2所示，包括但不限于：

（1）知識抽?。夯谳斎霐?shù)據(jù)，經(jīng)過實體抽取、關(guān)系抽取、屬性抽取等流程，實現(xiàn)設(shè)備級運行態(tài)

勢知識結(jié)構(gòu)化抽?。?/p>

1）實體抽?。簩嶓w抽取主要包含對真實物理實體和虛擬數(shù)字實體的抽取。其中，采用卷積神經(jīng)網(wǎng)

絡(luò)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能方法從文本數(shù)據(jù)中抽取各類基礎(chǔ)物理設(shè)施，如發(fā)電機(jī)、母線等。此外，

通過對電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)進(jìn)行特性挖掘和數(shù)據(jù)分析，獲得各類等效虛擬參數(shù)、擾動傳播模型、時空關(guān)聯(lián)

特性等虛擬數(shù)字實體。

2）關(guān)系抽?。宏P(guān)系抽取可抽象出電網(wǎng)物理設(shè)備之間的直接與間接關(guān)系，包括拓?fù)溥B接關(guān)系以及時

空關(guān)聯(lián)關(guān)系等?；诹繙y數(shù)據(jù)，可抽取電網(wǎng)拓?fù)溥B接關(guān)系，識別主網(wǎng)結(jié)構(gòu)。利用數(shù)據(jù)挖掘算法，包

括但不限于決策樹、遺傳算法、關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘等人工智能方法，通過時空關(guān)聯(lián)關(guān)系抽取，可以評估

電網(wǎng)設(shè)備間的相互作用關(guān)系，支撐電網(wǎng)廣域優(yōu)化控制、擾動傳播預(yù)測及解列隔離等控制工作。

3）屬性抽?。簭牟煌畔⒅胁杉囟ǖ膶嶓w屬性信息，并通過一定的數(shù)據(jù)分析、評估和控制方法，

獲得實體有關(guān)的新知識，用于對實體特性的進(jìn)一步描述，從而較為完整的刻畫實體屬性。具體包括

設(shè)備電壓等級、線路電阻、電抗等屬性。

（2）知識融合：對知識抽取步驟中輸出的結(jié)構(gòu)化設(shè)備運維知識，經(jīng)過共指消解、實體消歧等流程，

實現(xiàn)設(shè)備運維知識融合；

1）共指消解：利用實體詞向量進(jìn)行余弦相似度計算，將具有相同含義的描述詞，賦予正確的電網(wǎng)

物理設(shè)備對象上。

2）實體消歧：利用構(gòu)建出的實體詞向量生成空間向量模型，再基于模型相似度進(jìn)行聚類分析，確

定實體的含義。

（3）知識加工：對融合后的知識進(jìn)行本體抽取，抽取的本體包括：發(fā)電機(jī)、母線等物理實體，評

估指標(biāo)、缺陷類型、缺陷原因、缺陷部件等虛擬數(shù)字實體以及拓?fù)溥B接關(guān)系、發(fā)生關(guān)系等，結(jié)合知識圖

譜概念模型生成初步的設(shè)備級知識圖譜；再利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，挖掘知識圖譜中實體之間新的關(guān)聯(lián)關(guān)系，

并對知識的質(zhì)量進(jìn)行評估，舍棄質(zhì)量較低的知識。

輸入知識圖譜構(gòu)建輸出

設(shè)備量測知識加工

數(shù)據(jù)本體抽取知識推理質(zhì)量評估

電網(wǎng)拓?fù)?/p>

設(shè)備級

結(jié)構(gòu)知識融合

數(shù)據(jù)校正共指消解實體消歧知識圖譜

設(shè)備全過程

管理數(shù)據(jù)

設(shè)備檢修知識抽取

記錄實體抽取關(guān)系抽取屬性抽取

圖2設(shè)備級知識圖譜構(gòu)建流程

5.2.2輸入

設(shè)備級知識圖譜構(gòu)建的輸入包括但不限于：

（1）設(shè)備量測數(shù)據(jù)：發(fā)電機(jī)、母線、支路、負(fù)荷等實時量測數(shù)據(jù)；

（2）電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：支路首末端母線、負(fù)荷連接母線、發(fā)電機(jī)連接母線；

（3）設(shè)備全過程管理數(shù)據(jù)：設(shè)備采購、投運、維修、停運、報廢等管理數(shù)據(jù)；

（4）設(shè)備檢修記錄：故障設(shè)備、生產(chǎn)廠家、故障原因、處置措施等檢修數(shù)據(jù)；

5.2.3輸出

設(shè)備級知識圖譜信息包括但不限于：

（1）設(shè)備級指標(biāo)：設(shè)備各類穩(wěn)定指標(biāo)，包括但不限于：電壓穩(wěn)定指標(biāo)、功角穩(wěn)定指標(biāo)、頻率穩(wěn)定

指標(biāo)；

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（2）設(shè)備全過程管理知識：設(shè)備采購時間、投運周期、設(shè)備質(zhì)量、報廢原因、設(shè)備利用率知識；

（3）設(shè)備生產(chǎn)運維知識：故障/缺陷發(fā)生時間、部件、原因以及處置措施。

6電網(wǎng)運行態(tài)勢知識圖譜管理方式

6.1電網(wǎng)運行態(tài)勢知識圖譜存儲管理方式

采用圖數(shù)據(jù)庫方式存儲電網(wǎng)運行態(tài)勢知識圖譜，存儲流程如圖3所示，具體流程包括但不限于：

（1）在圖數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建存儲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具體包含節(jié)點、連接邊以及屬性，其中節(jié)點表示實體，邊

表示實體之間的關(guān)系，屬性為實體與關(guān)系的屬性；

（2）根據(jù)上述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將電網(wǎng)運行態(tài)勢知識圖譜中事件實體、設(shè)備實體、指標(biāo)實體、策略實體、

廠家實體等信息映射到節(jié)點上，拓?fù)溥B接關(guān)系、發(fā)生關(guān)系、包含關(guān)系、控制關(guān)系、生產(chǎn)關(guān)系等信息映射

到邊上，時間屬性、參數(shù)屬性添加到相應(yīng)的節(jié)點與邊上，從而實現(xiàn)電網(wǎng)運行態(tài)勢知識圖譜存儲；

（3）使用圖數(shù)據(jù)庫查詢語言和可視化工具查詢、瀏覽存儲在圖數(shù)據(jù)庫中的知識圖譜，以有向圖（節(jié)

點-->節(jié)點）的形式展示查詢結(jié)果；

（4）隨著數(shù)據(jù)的不斷變化，需要不斷維護(hù)和更新圖數(shù)據(jù)庫，包括添加新的節(jié)點、邊與屬性，修改

現(xiàn)有的節(jié)點、邊與屬性，刪除過時的節(jié)點、邊與屬性等；

知識圖譜存儲

電網(wǎng)運行態(tài)勢實體-節(jié)點存儲映射

知識圖譜

事件實體設(shè)備實體指標(biāo)實體

策略實體廠家實體……

創(chuàng)建存儲結(jié)構(gòu)

創(chuàng)建節(jié)點關(guān)系-邊存儲映射

拓?fù)潢P(guān)系發(fā)生關(guān)系包含關(guān)系

創(chuàng)建連接邊控制關(guān)系生產(chǎn)關(guān)系……圖譜更新

屬性存儲映射添加節(jié)點添加邊添加屬性

創(chuàng)建屬性

時間屬性參數(shù)屬性……刪除節(jié)點刪除邊刪除屬性

圖3電網(wǎng)運行態(tài)勢知識圖譜存儲流程

6.2電網(wǎng)運行態(tài)勢知識圖譜展示方式

6.2.1展示內(nèi)容

電網(wǎng)運行態(tài)勢知識圖譜展示內(nèi)容包括但不限于：

（1）系統(tǒng)級知識圖譜

1）電網(wǎng)主網(wǎng)架構(gòu)；

2）電網(wǎng)發(fā)生事件信息；

3）系統(tǒng)級態(tài)勢指標(biāo)、控制策略；

4）關(guān)鍵設(shè)備；

（2）設(shè)備級知識圖譜

1）場站內(nèi)設(shè)備拓?fù)溥B接關(guān)系；

2）電網(wǎng)量測信息、模型參數(shù)信息；

3）設(shè)備級態(tài)勢評估指標(biāo)；

4）設(shè)備生產(chǎn)運維信息；

6.2.2展示形式

通過電子看板、工位終端或移動終端站展示電網(wǎng)運行態(tài)勢知識圖譜，以電網(wǎng)地理接線圖形式展示電

網(wǎng)主網(wǎng)架構(gòu)，利用動態(tài)著色技術(shù)展示各設(shè)備態(tài)勢評估指標(biāo)，利用彈窗形式展示電網(wǎng)事件、控制策略、量

測數(shù)據(jù)、模型參數(shù)、生產(chǎn)運維等信息。對于異常指標(biāo)用顏色、圖形或聲音進(jìn)行預(yù)警或報警。

4

T/CSEE####—2021

附錄A

（資料性）

電網(wǎng)運行態(tài)勢知識圖譜概念與范例

A.1系統(tǒng)級知識圖譜概念與范例

系統(tǒng)級知識圖譜，主要是對電網(wǎng)的系統(tǒng)級態(tài)勢知識進(jìn)行描述，包括設(shè)備之間的物理拓?fù)湫畔?、電網(wǎng)

整體的狀態(tài)信息、電網(wǎng)各類的評估指標(biāo)、電網(wǎng)發(fā)生的故障/擾動事件以及故障/擾動事件對應(yīng)的調(diào)控策略

等信息。通過系統(tǒng)級知識圖譜，用戶可直觀了解到電網(wǎng)的整體運行狀態(tài)，系統(tǒng)級知識圖譜概念模型如圖

A.1所示，系統(tǒng)級知識圖譜范例如圖A.2所示。

調(diào)控設(shè)備

事件調(diào)控對象

控制

調(diào)控量

發(fā)生

拓?fù)溥B接

時間

屬于拓?fù)溥B接

設(shè)備

發(fā)生時間

薄弱設(shè)備

指標(biāo)

電網(wǎng)狀態(tài)

系統(tǒng)級指標(biāo)

圖A.1系統(tǒng)級知識圖譜概念模型

XD1#發(fā)電機(jī)

三相短路故

障2373.8VXD

HD一線

XD#5母線

1001

HJM1#發(fā)…XD2#變壓器

HJM#5母線

1345.6V

16:03:02

穩(wěn)HJM2#變…

定

HJM

0.72

圖A.2系統(tǒng)級知識圖譜范例

A.2設(shè)備級知識圖譜概念與范例

設(shè)備級知識圖譜中，主要是對電網(wǎng)設(shè)備的各類運維知識進(jìn)行描述，包括設(shè)備之間的物理拓?fù)湫畔ⅰ?/p>

設(shè)備實時量測信息、設(shè)備靜態(tài)模型參數(shù)、設(shè)備各類指標(biāo)、設(shè)備生產(chǎn)運維等信息。通過設(shè)備級知識圖譜，

用戶可詳細(xì)掌握各個設(shè)備的運行狀態(tài)，設(shè)備級知識圖譜概念模型如圖A.3所示，設(shè)備級知識圖譜范例如

圖A.4所示。

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量測量測

數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)

缺陷

設(shè)備利

時間量測量測

用率

檢修

管理

設(shè)備物理設(shè)備級

靜態(tài)參數(shù)指標(biāo)

參數(shù)設(shè)備指標(biāo)

管理檢修

指標(biāo)指標(biāo)

投運