龔劍超，徐國華，戴建軍

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺317200）

1 前言

系統(tǒng)就是由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合成的具有特定功能的有機(jī)整體[1]。電力系統(tǒng)是一個相對穩(wěn)定的系統(tǒng)，其系統(tǒng)要素相對固定，系統(tǒng)關(guān)系相對明確，有關(guān)電力生產(chǎn)的全過程研究充分，相關(guān)技術(shù)規(guī)范也十分全面，在充分發(fā)掘數(shù)據(jù)內(nèi)涵上具有良好的基礎(chǔ)。但是如何通過數(shù)據(jù)表達(dá)電力系統(tǒng)，如何利用電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)指導(dǎo)實際工作，需要一個便于利用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及利用數(shù)據(jù)的理論和方法。

本文主要討論電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化和語義學(xué)對于電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)應(yīng)用的作用。數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化與語義學(xué)結(jié)合，可以挖掘出數(shù)據(jù)在特定范圍內(nèi)的深度內(nèi)涵，并提供智能化的策略指導(dǎo)。

本文所述電力系統(tǒng)預(yù)設(shè)為一個相對封閉的系統(tǒng)，一些對電力系統(tǒng)影響不大的系統(tǒng)外環(huán)境所對應(yīng)要素和關(guān)系暫不討論。

2 系統(tǒng)要素

根據(jù)哈蒙的概念作用語義學(xué)觀點，思維的內(nèi)容是由概念的組織結(jié)構(gòu)所決定的，系統(tǒng)要素與結(jié)構(gòu)的表達(dá)也存在類似情況，即采用概念化的系統(tǒng)要素提取方法，可以提高系統(tǒng)要素的表述適用范圍，從而使系統(tǒng)要素的內(nèi)容不僅包含實物設(shè)備類，還包含電力系統(tǒng)運營相關(guān)的概念內(nèi)容[2]。

電力系統(tǒng)的系統(tǒng)要素包含實物要素（設(shè)備）和非實物要素（事件或概念），其數(shù)據(jù)化描述應(yīng)能描述電力系統(tǒng)的系統(tǒng)要素，明確系統(tǒng)要素涉及的各類性質(zhì)、狀態(tài)信息。

電力系統(tǒng)的非實物要素一般指對應(yīng)的電力生產(chǎn)經(jīng)營的相關(guān)事件，如電力生產(chǎn)的具體檢修、維護(hù)等工作內(nèi)容，也可以指電力行業(yè)經(jīng)營行為，如采購、交易等工作內(nèi)容，甚至可以是執(zhí)行某項工作的方法、標(biāo)準(zhǔn)。比如發(fā)電生產(chǎn)系統(tǒng)的繼電保護(hù)校驗工作可以是一個系統(tǒng)要素，繼電保護(hù)校驗工作中的安全措施恢復(fù)也可以是一個系統(tǒng)要素。

3 系統(tǒng)關(guān)系

在有限系統(tǒng)中，排除外部環(huán)境的影響，當(dāng)系統(tǒng)要素全面了解時，各系統(tǒng)要素之間的關(guān)系可以最簡認(rèn)定為因果關(guān)系。

但是全因果關(guān)系是無法全面描述一個大規(guī)模的系統(tǒng)的。電力系統(tǒng)由于系統(tǒng)功能明確，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的組成一致，系統(tǒng)要素間的關(guān)系可以在一定范圍內(nèi)近似簡化描述為全因果關(guān)系統(tǒng)，但是在系統(tǒng)內(nèi)多個分支之間有一定關(guān)聯(lián)關(guān)系的子系統(tǒng)之間只能以對等關(guān)聯(lián)關(guān)系加以描述，以簡化非重點關(guān)注部分的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)系。單純以因果關(guān)系來判斷會產(chǎn)生大量變量分析，一方面消耗大量系統(tǒng)資源，另一方面由于部分要素缺失，很難得出有效結(jié)論。

4 電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的特征

4.1 電力系統(tǒng)要素相對固定，系統(tǒng)關(guān)系相對明確

電力系統(tǒng)的要素對應(yīng)于發(fā)電生產(chǎn)的全過程，其生產(chǎn)過程結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，科學(xué)規(guī)范，構(gòu)成要素及關(guān)系相對固定，系統(tǒng)關(guān)系相對明確。

4.2 電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的簡化表達(dá)

電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的相關(guān)內(nèi)容眾多，系統(tǒng)關(guān)系復(fù)雜，且由于不同分支設(shè)備系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)存在差異，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也存在多種類型。

根據(jù)電力生產(chǎn)的功能明確、測量量作用過程承續(xù)性強(qiáng)，設(shè)備工作條件（或工作環(huán)境）要求嚴(yán)格的特點，電力生產(chǎn)設(shè)備通?？梢圆捎谩拜斎搿幚韱卧敵觥钡慕Y(jié)構(gòu)給予簡化表示。涉及反饋等環(huán)節(jié)的復(fù)雜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層級中通過子系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系來表達(dá)，從而簡化系統(tǒng)關(guān)系。

高度可繼承的數(shù)據(jù)可以為邏輯表達(dá)或語義學(xué)表達(dá)提供形式更為統(tǒng)一的表達(dá)形式。

4.3 電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有高度一致性

電力系統(tǒng)電力運維部分各系統(tǒng)分支的構(gòu)成在同類型的近似容量等級的電力系統(tǒng)廠（站）中基本一致；且各分支系統(tǒng)的功能、系統(tǒng)關(guān)系，甚至執(zhí)行技術(shù)規(guī)范也具有高度一致性；其技術(shù)指標(biāo)與電力系統(tǒng)廠（站）類型和容量等級相應(yīng)一致，即系統(tǒng)要素和關(guān)系內(nèi)容具有高度一致性。

系統(tǒng)要素和關(guān)系內(nèi)容具有高度一致性的特點對于系統(tǒng)關(guān)系描述的封裝比較有益，即只要形成一個典型的電力生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，就可以在大量同類系統(tǒng)中反復(fù)應(yīng)用。

例如某電站主變保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型建立后，有關(guān)此主變保護(hù)的所有系統(tǒng)要素和各要素間的系統(tǒng)關(guān)系描述已明確，則所有與此類主變保護(hù)配置情況一致的本電站或其他電站的主變保護(hù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也可以參照此模型建立。

4.4 電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有關(guān)事件表達(dá)的形式語義學(xué)要求

根據(jù)形式語義學(xué)理論，“句子的語義從信息內(nèi)容上看可以分成三種類型：真值條件義、表情感嘆義和言語行為義?！盵3]真值條件義描述現(xiàn)象、事實的真?zhèn)?，表情感嘆義描述價值觀或主觀意愿，言語行為義描述行為。這三類語義形式的表達(dá)可以代表對系統(tǒng)的狀態(tài)判斷、趨勢判斷和行為指導(dǎo)。相應(yīng)的系統(tǒng)要素和關(guān)系的描述也需要就真?zhèn)?、價值判斷和事件等語義內(nèi)容提供相應(yīng)數(shù)據(jù)信息。

以某電壓互感器為例，該電壓互感器的狀態(tài)是工作狀態(tài)還是檢修狀態(tài)，是真值條件義描述范圍，可以用表示狀態(tài)的字段直接用真假來表示；其電壓采樣值的準(zhǔn)確度可以在表情感嘆義中描述，則需要相應(yīng)的價值判斷信息，可以用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)和最優(yōu)狀態(tài)對應(yīng)語境下的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)來參照，通過對比計算得出價值判斷依據(jù)，并得出結(jié)論；有關(guān)該電壓互感器的檢修工作則屬于言語行為義描述范圍，應(yīng)有該行為（事件）的細(xì)節(jié)描述，以明確檢修工作的工作目的、執(zhí)行步驟、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)等具體內(nèi)容。

真值條件義和表情感嘆義的判斷必然涉及語境、句義主體、判斷屬性或指標(biāo)，在不考慮語句形式優(yōu)美的情況下，可以忽略修飾用語，直接選定要素（實物或非實物）為主體，然后在此主體相關(guān)系統(tǒng)要素描述及系統(tǒng)基本信息（如時間）中選取語境，根據(jù)語境提取判斷屬性或指標(biāo)內(nèi)容，最終得出判斷結(jié)果或價值評價結(jié)論。語境的形成與要素的描述信息、該要素的系統(tǒng)關(guān)系描述信息等各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的詳細(xì)程度有關(guān)，數(shù)據(jù)內(nèi)容越多，形成的語境越復(fù)雜，越容易表達(dá)電力生產(chǎn)的實際情況，并根據(jù)結(jié)論推出言語行為義句式。

以某電壓互感器為主體情況下，有關(guān)電壓互感器的要素描述中選擇檢修周期信息，上次檢修時間信息，當(dāng)前時間信息，形成檢修是否超期的判斷指標(biāo)，并最終判斷是否超期。當(dāng)判斷為超期時，推出檢修計劃要求的言語行為義句式。

言語行為義句式必然涉及語境、句義主體、行為（事件）內(nèi)容。有關(guān)行為內(nèi)容在系統(tǒng)要素的行為（事件）信息中應(yīng)有詳細(xì)描述。

由此，電力系統(tǒng)事件的表達(dá)可以簡單統(tǒng)一為“語境+主體→判斷（或語境+主體→事件）”的句式進(jìn)行表達(dá)。注意，主體可以是實物要素，也可以是非實物要素。

這一系列的表達(dá)可以程序自主構(gòu)建生成。但是隨機(jī)自動構(gòu)建的句式未必是有意義的，只有通過篩選，才能實際使用；當(dāng)然也可以根據(jù)已有內(nèi)容，人工構(gòu)建句式。由于每個可用句式均包含一個結(jié)論或行為指向，數(shù)據(jù)內(nèi)涵的可用性就得到了提高。

5 系統(tǒng)要素及關(guān)系的數(shù)據(jù)化結(jié)構(gòu)描述

5.1 系統(tǒng)要素的數(shù)據(jù)化結(jié)構(gòu)描述

系統(tǒng)要素的數(shù)據(jù)描述需要明確以下內(nèi)容：

（1）系統(tǒng)要素的性質(zhì)。指明本系統(tǒng)要素是實物要素還是非實物要素，或者其他特定的要素分類性質(zhì)。

（2）系統(tǒng)要素在系統(tǒng)樹型網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)中所在結(jié)構(gòu)位置的分支、層級和點位描述。

（3）系統(tǒng)要素的基本內(nèi)容描述。

系統(tǒng)要素的基本內(nèi)容是語境構(gòu)成的重要基礎(chǔ)，其構(gòu)成與系統(tǒng)要素本身的特點有關(guān)，其詳細(xì)程度與生成有效句式的可能性直接相關(guān)。但是這個描述是不可能一蹴而就的，因此要素基本內(nèi)容的生成和維護(hù)需要一個過程，并且其數(shù)據(jù)的輸入需要一個自動化的工作環(huán)境。

5.2 系統(tǒng)關(guān)系的數(shù)據(jù)化結(jié)構(gòu)描述

對應(yīng)系統(tǒng)關(guān)系的描述，應(yīng)明確以下內(nèi)容：

（1）系統(tǒng)關(guān)系的性質(zhì)。系統(tǒng)關(guān)系性質(zhì)標(biāo)明是否因果關(guān)系。

（2）系統(tǒng)關(guān)系所對應(yīng)的描述。對于因果性關(guān)系，可以因指向果加以描述，對于非因果關(guān)系，可以雙向指示，分別描述。

（3）系統(tǒng)關(guān)系的基本內(nèi)容描述。系統(tǒng)關(guān)系描述應(yīng)介紹兩個子系統(tǒng)（或要素）之間產(chǎn)生關(guān)系的原因，理論依據(jù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等。

5.3 系統(tǒng)要素及關(guān)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化描述對比

系統(tǒng)要素及關(guān)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化描述對比詳見表1。

表1 系統(tǒng)要素及關(guān)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化描述對比表

由表1可以看出系統(tǒng)要素及關(guān)系兩者是對立統(tǒng)一的，電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化包含以下內(nèi)容：

（1）數(shù)據(jù)所描述的對象的性質(zhì)。

（2）數(shù)據(jù)所描述的對象的結(jié)構(gòu)位置及關(guān)聯(lián)信息。

（3）數(shù)據(jù)所描述的對象的基本內(nèi)容，這個基本內(nèi)容是可擴(kuò)充的，可借鑒的。

同時可以看到通過系統(tǒng)要素及關(guān)系的結(jié)構(gòu)位置的描述可以構(gòu)建系統(tǒng)關(guān)系圖。而通過系統(tǒng)要素及關(guān)系的基本內(nèi)容描述則可以構(gòu)建語境。

通過構(gòu)建系統(tǒng)關(guān)系圖及相關(guān)語境描述，對于電力生產(chǎn)可以：

（1）根據(jù)系統(tǒng)功能理清各系統(tǒng)之間及內(nèi)部關(guān)系，促進(jìn)實際設(shè)備智能化或工作的系統(tǒng)化和標(biāo)準(zhǔn)化[4]。

（2）由系統(tǒng)關(guān)系圖列出系統(tǒng)分界點，構(gòu)建關(guān)鍵點安全措施庫和系統(tǒng)危險點預(yù)控庫。

（3）通過軟件可以重點突出系統(tǒng)關(guān)系圖的關(guān)注部分，明確工作重點。

對于數(shù)據(jù)的應(yīng)用，可以：

（1）通過電力系統(tǒng)關(guān)系圖的構(gòu)建，衍生出實時系統(tǒng)關(guān)系圖，這個圖及其相關(guān)的信息流代表著一個電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺，只要做好信息網(wǎng)絡(luò)分層控制和應(yīng)用的權(quán)限管理，電力系統(tǒng)相關(guān)信息的記錄、瀏覽、統(tǒng)計等一系列行為都可以在特定條件下開放給指定的不同類型的用戶，從而實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的實際應(yīng)用。

（2）電力系統(tǒng)關(guān)系圖直接與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，由特定語境指導(dǎo)智能化電網(wǎng)設(shè)備按要求動作，完成特定指標(biāo)。

6 數(shù)據(jù)內(nèi)涵發(fā)掘的研究

語義學(xué)數(shù)據(jù)內(nèi)涵發(fā)掘的關(guān)鍵在于生成一個個特定的語境，由此封閉語境，對特定事物進(jìn)行描述，并最終形成判斷和行為導(dǎo)向。

（1）通過結(jié)構(gòu)化的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，可以把各類數(shù)據(jù)以系統(tǒng)關(guān)系圖的形式組織起來，為語境內(nèi)容的充實和篩選提供方向。即解決系統(tǒng)到底需要什么數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)如何引用的問題。

（2）電力系統(tǒng)中任意實物及事件主體都可以描述為系統(tǒng)要素，當(dāng)根據(jù)系統(tǒng)關(guān)系圖標(biāo)示的各要素被充分描述時，電力系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)在有限封閉環(huán)境下是最接近事實的，且是最容易共享并引用的。

（3）系統(tǒng)基本信息包括系統(tǒng)時間（時序）、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（系統(tǒng)關(guān)系圖）等可全面應(yīng)用于全系統(tǒng)的系統(tǒng)信息。要充分發(fā)掘數(shù)據(jù)內(nèi)涵，系統(tǒng)基本信息必然作為系統(tǒng)特殊的要素或關(guān)系的基本內(nèi)容在較大范圍內(nèi)被引用和對比。比如時間，時間是有關(guān)系統(tǒng)要素描述中極為重要的內(nèi)容，時間軸是電力系統(tǒng)關(guān)系圖按時間關(guān)系衍進(jìn)的基礎(chǔ)，是必須加以統(tǒng)一描述的系統(tǒng)信息。在語境應(yīng)用中常會引用系統(tǒng)時間并與系統(tǒng)要素的時標(biāo)對比，從而產(chǎn)生判斷結(jié)果。

7 小結(jié)

當(dāng)一個較為全面詳細(xì)的系統(tǒng)關(guān)系圖建立起來時，通過不斷組合系統(tǒng)信息，形成不同封閉語境，可以組合出一定規(guī)模的數(shù)據(jù)內(nèi)涵庫，通過篩選，可得到有用的數(shù)據(jù)分析結(jié)果。這個過程一方面提高了數(shù)據(jù)內(nèi)涵挖掘程度，另一方面也為數(shù)據(jù)需求規(guī)劃提供了方向。

電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)化、結(jié)構(gòu)化以及語義學(xué)表達(dá)，對于三型兩網(wǎng)的數(shù)據(jù)應(yīng)用具有重要意義。結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)描述和語義學(xué)表達(dá)可以為三型兩網(wǎng)所需的數(shù)據(jù)收集提供導(dǎo)向，并為數(shù)據(jù)內(nèi)涵的發(fā)掘提供基礎(chǔ)。因此結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)的語義學(xué)描述，可以幫助衍進(jìn)形成可廣泛共享的數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺，進(jìn)而指導(dǎo)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行智能聯(lián)動。