摘　要：本系統(tǒng)采用了基于事例推理（CBR）與基于規(guī)則推理（RBR）相結(jié)合的方法，很好地模擬了設(shè)計專家的聯(lián)想、直覺、類比、歸納、學(xué)習(xí)、記憶及演繹推理等思維過程，高效率地連貫處理了方案推理、設(shè)備選型、參數(shù)計算、數(shù)據(jù)庫管理、組屏設(shè)計及繪圖制表等全部設(shè)計工作。解決了繼電保護(hù)智能設(shè)計的關(guān)鍵問題。從而使設(shè)計問題求解以一種更為智能的方式進(jìn)行，將所能處理的設(shè)計范圍擴(kuò)大到包括施工圖設(shè)計在內(nèi)的全部設(shè)計領(lǐng)域。 關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)　基于事例推理　智能設(shè)計 實(shí)際的工程設(shè)計大多數(shù)屬于病態(tài)結(jié)構(gòu)問題，在繼電保護(hù)設(shè)計過程中許多解決方法無法用數(shù)學(xué)模型甚至語言描述，因而僅用目前基于規(guī)則推理（Rule Based Reasoning， RBR）及過程的智能設(shè)計方法來完成工程設(shè)計的全部任務(wù)是非常困難的。這也是目前計算機(jī)智能化僅停留在方案設(shè)計階段的主要原因。然而既然人類專家能將設(shè)計工作做得那么完美，那么作為永無止境逼近人類思維的智能科學(xué)就應(yīng)該研究出相應(yīng)的智能方法，并予以實(shí)現(xiàn)。 通過發(fā)電廠和變電站具體設(shè)計實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，實(shí)際的設(shè)計思路相當(dāng)簡潔實(shí)用。除了采用必要的規(guī)則推理方法以外，更多地利用以往成功的范例（或稱典型設(shè)計），然后根據(jù)新問題的情況加以修改、調(diào)整，從而完成新的設(shè)計。例如進(jìn)行1座220 kV新變電站繼電保護(hù)設(shè)計時，就往往會在以往220kV變電站繼電保護(hù)設(shè)計的基礎(chǔ)上，結(jié)合新站所采用的設(shè)備特性進(jìn)行修改、調(diào)整和補(bǔ)充。這種根據(jù)設(shè)計問題的要求及初始狀態(tài)，直接映射出設(shè)計結(jié)果的思維方式恰與智能界近來興起的基于事例的推理（Case Based Reasoning，CBR）方法不謀而合。 1 基于事例的推理（CBR）技術(shù) CBR方法基于人類的認(rèn)知過程，其核心思想是：當(dāng)求解問題時，在以前類似的求解問題的成功范例基礎(chǔ)之上進(jìn)行推理，而不必一切從頭做起。一個典型的事例推理過程可以歸納如下： a） 根據(jù)當(dāng)前問題的說明從事例庫中檢索出最相似的舊事例； b） 對這個舊事例進(jìn)行適應(yīng)新問題的調(diào)整操作，形成當(dāng)前問題的新事例解； c） 將新事例根據(jù)一定的學(xué)習(xí)策略加入事例庫中。 由此可見 CBR 方法實(shí)際上是一種類比推理方法，而類比推理在各個應(yīng)用領(lǐng)域中都不同程度存在。近年來，國際上在工程設(shè)計領(lǐng)域也開始在理論上對 CBR 方法進(jìn)行研究，并在建筑工程、機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計等領(lǐng)域做了有益的探索。相信在不久的將來，這種類比推理方法會應(yīng)用到電力系統(tǒng)的各個領(lǐng)域之中。 2 繼電保護(hù)智能設(shè)計領(lǐng)域引入CBR 方法的必要性 根據(jù) CBR 方法的工作過程及特點(diǎn)，我們可以看出在繼電保護(hù)智能設(shè)計領(lǐng)域引入其方法的必要性： a） 繼電保護(hù)設(shè)計本身就是一個專業(yè)理論過于薄弱的領(lǐng)域，其中有許多知識尚不能很好地為人類理解，因而無法用規(guī)則、邏輯、數(shù)學(xué)模型，甚至一般的數(shù)據(jù)形式表達(dá)。例如，現(xiàn)有的推理技術(shù)幾乎均不支持繪圖數(shù)據(jù)的推理過程，致使智能 CAD 進(jìn)展遲緩。然而，事例的表示可以是數(shù)據(jù)、表格甚至圖形等任何目標(biāo)解形式，所以 CBR 方法很容易表達(dá)繪圖設(shè)計的知識。 b） 有些設(shè)計知識盡管最終可以表達(dá)成規(guī)則形式，但深存于專家的腦海之中，這種知識的挖掘及整理需花費(fèi)專家及知識工程師的極大精力和時間，這也正是RBR方法的“瓶頸”問題所在，尤其是 CAD 領(lǐng)域更是如此。 c）設(shè)計中有些知識雖然易于用規(guī)則表達(dá)，但隨著設(shè)計環(huán)節(jié)的增多，映射操作規(guī)則庫變得十分龐大，一方面加大了編輯知識庫的工作量，另一方面必然降低了設(shè)計推理的速度。而且在實(shí)用設(shè)計中，設(shè)計人員只關(guān)心設(shè)計的初態(tài)及設(shè)計的結(jié)果，不關(guān)心中間的推理步驟及狀態(tài)。這就是所謂專家“一拍腦瓜，即得方案”的工作方式。而這種工作方式恰與 CBR 的特點(diǎn)一致：即從設(shè)計初態(tài)直接映射到設(shè)計結(jié)果的推理過程。 d） 對于純RBR系統(tǒng)來說，不僅其編輯工作量大，而且維護(hù)也很困難。這是因?yàn)轭I(lǐng)域規(guī)則之間、領(lǐng)域規(guī)則與控制規(guī)則之間仍有許多依賴關(guān)系，使系統(tǒng)添加或修改知識的調(diào)試工作量很大。所以盡管從理論上講，總可以用RBR實(shí)現(xiàn)智能設(shè)計，但到最后一般只能建立一個原型系統(tǒng)，而不能適應(yīng)實(shí)際的環(huán)境。 e） 設(shè)計工作本身實(shí)際上是一個聯(lián)想、探索、學(xué)習(xí)的過程，每一次設(shè)計都是對前一次設(shè)計的學(xué)習(xí)及提高。然而由于RBR系統(tǒng)自身不會學(xué)習(xí)，其知識庫也不會自行有任何擴(kuò)充，所以它只能解決事先定義好的問題。而學(xué)習(xí)是 CBR 系統(tǒng)的基本功能，它能夠利用推理結(jié)果，通過學(xué)習(xí)機(jī)制總結(jié)事例知識，然后自行加入事例庫。這一點(diǎn)也是智能設(shè)計系統(tǒng)適應(yīng)設(shè)計變化、具有生命力的保證。 f） CBR 方法至少可以將與當(dāng)前設(shè)計相似的設(shè)計事例展現(xiàn)在設(shè)計人員面前，供參考修改，而不必從頭開始那些不僅繁瑣、且沒有任何創(chuàng)新意義的重復(fù)勞動，這部分工作往往占整個設(shè)計工作的大部分甚至絕大部分。此外 CBR 系統(tǒng)還可以提供對舊事例的調(diào)整手段，當(dāng)然這來自于設(shè)計專家的知識。盡管專家們在設(shè)計分析能力上極強(qiáng)，但由于工程眾多且龐大復(fù)雜，他們不可能牢記所有的調(diào)整細(xì)節(jié)，而 CBR 系統(tǒng)卻能準(zhǔn)確無誤地達(dá)到目的。 總之，采用 CBR 方法可以較好地模擬專家的聯(lián)想、直覺、類比、歸納、學(xué)習(xí)、記憶等思維過程。但它的推理顯得過于牽強(qiáng)，不可解釋且缺乏系統(tǒng)性，這是由于它缺少演繹能力的緣故。如果我們在一些必要的環(huán)節(jié)中（如方案設(shè)計階段 ）再引入演繹推理能力極強(qiáng)的RBR方法，不僅會大大增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性及綜合推理能力，還會明顯減少事例檢索及事例庫的負(fù)擔(dān)。所以基于事例與基于規(guī)則相結(jié)合的推理（Case and Rule Based Reasoning，CRBR）方法是繼電保護(hù)智能設(shè)計系統(tǒng)的最佳選擇。 3 CBR 方法在繼電保護(hù)智能設(shè)計中的應(yīng)用實(shí)例 在研究、開發(fā)實(shí)用的智能設(shè)計系統(tǒng)中，作者首次將 CBR 方法引入到繼電保護(hù)設(shè)計領(lǐng)域，并提出采用 CBR 與 RBR 相結(jié)合的方法，即 CRBR 方法處理計算機(jī)智能設(shè)計問題。根據(jù)設(shè)計過程中的知識特點(diǎn)，整個設(shè)計可分為兩個階段：方案設(shè)計和施工圖設(shè)計。 在方案設(shè)計階段中，其設(shè)計知識通常來自設(shè)計規(guī)程規(guī)定、設(shè)計手冊條文等，一般均可用啟發(fā)式的規(guī)則形式表示，因此在這一階段采用RBR方法推理設(shè)計有著很高的效率。具體過程就是：輸入發(fā)電機(jī)-變壓器組一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)，啟動推理機(jī)去匹配規(guī)則庫的規(guī)則，找出可用規(guī)則后并加以激活，然后產(chǎn)生方案設(shè)計的推理結(jié)果。 施工圖設(shè)計階段的任務(wù)，就是由設(shè)計方案結(jié)果推導(dǎo)出最終的所有施工圖設(shè)計文件。然而這種推導(dǎo)過程的因果關(guān)系非常復(fù)雜，所以很難用具體的規(guī)則形式表達(dá)。另一方面，設(shè)計人員在設(shè)計圖庫中對于各種設(shè)計方案積累了大量的典型設(shè)計文件，而且在方案設(shè)計結(jié)果與典型設(shè)計文件之間存在著某種映射關(guān)系。這些典型設(shè)計文件實(shí)際上就是以往設(shè)計中成功的事例，這種映射關(guān)系就對應(yīng)著基于事例的推理。所以用 CBR 方法就很容易描述和處理這種復(fù)雜的因果關(guān)系。 本系統(tǒng)采用了 CBR 與RBR相結(jié)合的方法，很好地模擬了設(shè)計專家的聯(lián)想、直覺、類比、歸納、學(xué)習(xí)、記憶及演繹推理等思維過程，高效率地連貫處理了方案推理、負(fù)荷統(tǒng)計、設(shè)備選型、參數(shù)計算、數(shù)據(jù)庫管理、組屏設(shè)計及繪圖制表等全部設(shè)計工作。 4 結(jié)束語 本文將基于事例的推理方法引入繼電保護(hù)智能設(shè)計領(lǐng)域，這種方法能很好地模仿設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計條件直接映射出施工圖成品的類比推理思維方式，并結(jié)合演繹推理方法，互補(bǔ)不足，解決了繼電保護(hù)智能設(shè)計的關(guān)鍵問題。從而使設(shè)計問題求解以一種更為智能的方式進(jìn)行，將所能處理的設(shè)計范圍擴(kuò)大到包括施工圖設(shè)計在內(nèi)的全部設(shè)計領(lǐng)域。