摘　要：本系統采用了基于事例推理（CBR）與基于規則推理（RBR）相結合的方法，很好地模擬了設計專家的聯想、直覺、類比、歸納、學習、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、設備選型、參數計算、數據庫管理、組屏設計及繪圖制表等全部設計工作。解決了繼電保護智能設計的關鍵問題。從而使設計問題求解以一種更為智能的方式進行，將所能處理的設計范圍擴大到包括施工圖設計在內的全部設計領域。 關鍵詞：繼電保護　基于事例推理　智能設計 實際的工程設計大多數屬于病態結構問題，在繼電保護設計過程中許多解決方法無法用數學模型甚至語言描述，因而僅用目前基于規則推理（Rule Based Reasoning， RBR）及過程的智能設計方法來完成工程設計的全部任務是非常困難的。這也是目前計算機智能化僅停留在方案設計階段的主要原因。然而既然人類專家能將設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就應該研究出相應的智能方法，并予以實現。 通過發電廠和變電站具體設計實踐發現，實際的設計思路相當簡潔實用。除了采用必要的規則推理方法以外，更多地利用以往成功的范例（或稱典型設計），然后根據新問題的情況加以修改、調整，從而完成新的設計。例如進行1座220 kV新變電站繼電保護設計時，就往往會在以往220kV變電站繼電保護設計的基礎上，結合新站所采用的設備特性進行修改、調整和補充。這種根據設計問題的要求及初始狀態，直接映射出設計結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 CBR方法基于人類的認知過程，其核心思想是：當求解問題時，在以前類似的求解問題的成功范例基礎之上進行推理，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） 根據當前問題的說明從事例庫中檢索出最相似的舊事例； b） 對這個舊事例進行適應新問題的調整操作，形成當前問題的新事例解； c） 將新事例根據一定的學習策略加入事例庫中。 由此可見 CBR 方法實際上是一種類比推理方法，而類比推理在各個應用領域中都不同程度存在。近年來，國際上在工程設計領域也開始在理論上對 CBR 方法進行研究，并在建筑工程、機械產品設計等領域做了有益的探索。相信在不久的將來，這種類比推理方法會應用到電力系統的各個領域之中。 2 繼電保護智能設計領域引入CBR 方法的必要性 根據 CBR 方法的工作過程及特點，我們可以看出在繼電保護智能設計領域引入其方法的必要性： a） 繼電保護設計本身就是一個專業理論過于薄弱的領域，其中有許多知識尚不能很好地為人類理解，因而無法用規則、邏輯、數學模型，甚至一般的數據形式表達。例如，現有的推理技術幾乎均不支持繪圖數據的推理過程，致使智能 CAD 進展遲緩。然而，事例的表示可以是數據、表格甚至圖形等任何目標解形式，所以 CBR 方法很容易表達繪圖設計的知識。 b） 有些設計知識盡管最終可以表達成規則形式，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 領域更是如此。 c）設計中有些知識雖然易于用規則表達，但隨著設計環節的增多，映射操作規則庫變得十分龐大，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計推理的速度。而且在實用設計中，設計人員只關心設計的初態及設計的結果，不關心中間的推理步驟及狀態。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 的特點一致：即從設計初態直接映射到設計結果的推理過程。 d） 對于純RBR系統來說，不僅其編輯工作量大，而且維護也很困難。這是因為領域規則之間、領域規則與控制規則之間仍有許多依賴關系，使系統添加或修改知識的調試工作量很大。所以盡管從理論上講，總可以用RBR實現智能設計，但到最后一般只能建立一個原型系統，而不能適應實際的環境。 e） 設計工作本身實際上是一個聯想、探索、學習的過程，每一次設計都是對前一次設計的學習及提高。然而由于RBR系統自身不會學習，其知識庫也不會自行有任何擴充，所以它只能解決事先定義好的問題。而學習是 CBR 系統的基本功能，它能夠利用推理結果，通過學習機制總結事例知識，然后自行加入事例庫。這一點也是智能設計系統適應設計變化、具有生命力的保證。 f） CBR 方法至少可以將與當前設計相似的設計事例展現在設計人員面前，供參考修改，而不必從頭開始那些不僅繁瑣、且沒有任何創新意義的重復勞動，這部分工作往往占整個設計工作的大部分甚至絕大部分。此外 CBR 系統還可以提供對舊事例的調整手段，當然這來自于設計專家的知識。盡管專家們在設計分析能力上極強，但由于工程眾多且龐大復雜，他們不可能牢記所有的調整細節，而 CBR 系統卻能準確無誤地達到目的。 總之，采用 CBR 方法可以較好地模擬專家的聯想、直覺、類比、歸納、學習、記憶等思維過程。但它的推理顯得過于牽強，不可解釋且缺乏系統性，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節中（如方案設計階段 ）再引入演繹推理能力極強的RBR方法，不僅會大大增強系統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擔。所以基于事例與基于規則相結合的推理（Case and Rule Based Reasoning，CRBR）方法是繼電保護智能設計系統的最佳選擇。 3 CBR 方法在繼電保護智能設計中的應用實例 在研究、開發實用的智能設計系統中，作者首次將 CBR 方法引入到繼電保護設計領域，并提出采用 CBR 與 RBR 相結合的方法，即 CRBR 方法處理計算機智能設計問題。根據設計過程中的知識特點，整個設計可分為兩個階段：方案設計和施工圖設計。 在方案設計階段中，其設計知識通常來自設計規程規定、設計手冊條文等，一般均可用啟發式的規則形式表示，因此在這一階段采用RBR方法推理設計有著很高的效率。具體過程就是：輸入發電機-變壓器組一次系統結構、參數，啟動推理機去匹配規則庫的規則，找出可用規則后并加以激活，然后產生方案設計的推理結果。 施工圖設計階段的任務，就是由設計方案結果推導出最終的所有施工圖設計文件。然而這種推導過程的因果關系非常復雜，所以很難用具體的規則形式表達。另一方面，設計人員在設計圖庫中對于各種設計方案積累了大量的典型設計文件，而且在方案設計結果與典型設計文件之間存在著某種映射關系。這些典型設計文件實際上就是以往設計中成功的事例，這種映射關系就對應著基于事例的推理。所以用 CBR 方法就很容易描述和處理這種復雜的因果關系。 本系統采用了 CBR 與RBR相結合的方法，很好地模擬了設計專家的聯想、直覺、類比、歸納、學習、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、負荷統計、設備選型、參數計算、數據庫管理、組屏設計及繪圖制表等全部設計工作。 4 結束語 本文將基于事例的推理方法引入繼電保護智能設計領域，這種方法能很好地模仿設計人員根據設計條件直接映射出施工圖成品的類比推理思維方式，并結合演繹推理方法，互補不足，解決了繼電保護智能設計的關鍵問題。從而使設計問題求解以一種更為智能的方式進行，將所能處理的設計范圍擴大到包括施工圖設計在內的全部設計領域。