基于模糊Petri網(wǎng)的電網(wǎng)故障診斷方法研究.pdf

1、電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，聯(lián)網(wǎng)程度的增強(qiáng)可以提高電網(wǎng)的可靠性與供電質(zhì)量，但同時(shí)也帶來(lái)了潛在的危險(xiǎn)。為了降低或避免事故所帶來(lái)的影響，需要及時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)的各種故障，快速準(zhǔn)確地分類(lèi)故障。同時(shí)，智能電網(wǎng)的大力發(fā)展，也迫切的要求及時(shí)發(fā)現(xiàn)、準(zhǔn)確診斷并消除故障隱患，提升系統(tǒng)的安全可靠性。因此，研究和建立起一套高效的電網(wǎng)故障智能診斷系統(tǒng)，對(duì)于及時(shí)認(rèn)知電網(wǎng)中設(shè)備事故，處理電網(wǎng)故障是十分必要的。
　　目前該領(lǐng)域已有不少研究工作，但警報(bào)信息丟失、虛假信息或信號(hào)

2、不完備等現(xiàn)場(chǎng)不可避免的因素使故障診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性難以保證，阻礙了電網(wǎng)故障診斷方法的實(shí)用化。Petri網(wǎng)方法可以清晰、直觀、準(zhǔn)確地描述和研究電網(wǎng)中各個(gè)元件在故障狀態(tài)下的離散動(dòng)態(tài)行為，具有良好的容錯(cuò)性。隨著Petri網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，眾多專(zhuān)家學(xué)者又進(jìn)一步研究了模糊Petri網(wǎng)，它更符合人類(lèi)的思維和認(rèn)知方式。本論文主要采用模糊Petri網(wǎng)方法，研究了自適應(yīng)模糊Petri網(wǎng)、方向性加權(quán)模糊Petri網(wǎng)、計(jì)及時(shí)序信息的模糊Petri網(wǎng)以及混合模糊Pe

3、tri網(wǎng)，并將其應(yīng)用于電網(wǎng)故障元件的診斷和故障類(lèi)型的識(shí)別。
　　論文首先研究了自適應(yīng)模糊Petri網(wǎng)及其在電網(wǎng)故障診斷中的應(yīng)用。為了避免Petri網(wǎng)應(yīng)用過(guò)程中由于人為主觀因素造成的誤差，并充分考慮保護(hù)、斷路器信息對(duì)故障診斷的影響程度，提出了基于自適應(yīng)模糊Petri網(wǎng)的電網(wǎng)故障診斷方法。根據(jù)SCADA上傳的保護(hù)、斷路器信息，應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)自適應(yīng)模糊Petri網(wǎng)的權(quán)值進(jìn)行調(diào)整。在應(yīng)用過(guò)程中，利用由統(tǒng)計(jì)規(guī)律得到的保護(hù)動(dòng)作正確率來(lái)表示

4、保護(hù)和斷路器動(dòng)作的真實(shí)值，使推理過(guò)程更令人信服，解釋更有現(xiàn)實(shí)依據(jù)。利用220kV電網(wǎng)模型對(duì)該方法進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明在保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)以及存在信息丟失等情況下，該方法都能夠給出正確的診斷結(jié)果。
　　針對(duì)傳統(tǒng)Petri網(wǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適應(yīng)性差的缺點(diǎn)，提出了基于方向性加權(quán)模糊Petri網(wǎng)的電網(wǎng)故障診斷新方法。在診斷過(guò)程中對(duì)元件的每個(gè)擴(kuò)展方向分別建立模糊Petri網(wǎng)模型。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘯r(shí)，該方法不需要重新建模，具有較好的結(jié)構(gòu)適應(yīng)性。以14節(jié)點(diǎn)

5、電網(wǎng)模型為例，對(duì)存在不確定信息情況下的單一故障和復(fù)雜故障進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果表明該方法具有較好的結(jié)構(gòu)適應(yīng)性和容錯(cuò)性，為電網(wǎng)故障診斷提供了新的思路。
　　研究了計(jì)及信息時(shí)序?qū)傩缘木瘓?bào)信息處理方法。針對(duì)現(xiàn)有的故障診斷方法沒(méi)有充分運(yùn)用警報(bào)信息時(shí)序特性的缺陷，在不考慮算法結(jié)構(gòu)適應(yīng)性的情況下，定義了時(shí)間約束通路的概念，直觀地表達(dá)了警報(bào)信息之間的時(shí)序特性，分析了警報(bào)差錯(cuò)信息的識(shí)別算法。以220kV電網(wǎng)模型為例，對(duì)不考慮時(shí)間約束和考慮時(shí)間約

6、束兩種情況下的故障診斷結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。分析結(jié)果表明考慮警報(bào)信息的時(shí)序?qū)傩裕軌蚋訙?zhǔn)確地描述警報(bào)信息間的時(shí)間約束關(guān)系，使診斷結(jié)果更加精確。在考慮算法結(jié)構(gòu)適應(yīng)性的情況下，研究了基于時(shí)序模糊Petri網(wǎng)的電網(wǎng)故障診斷方法。應(yīng)用該算法對(duì)14節(jié)點(diǎn)電網(wǎng)模型的部分算例進(jìn)行了測(cè)試，并對(duì)適應(yīng)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化的快速修正方法進(jìn)行了研究。仿真結(jié)果表明該方法充分地利用了信息的時(shí)序?qū)傩?，不僅能夠給出更加精確的診斷結(jié)果，并且對(duì)電網(wǎng)拓?fù)渥兓哂休^好的適應(yīng)能力，適

7、用于大規(guī)模復(fù)雜電網(wǎng)的故障診斷，具有較好的應(yīng)用前景。
　　研究了基于混合模糊Petri網(wǎng)的高壓輸電線路故障類(lèi)型識(shí)別方法。針對(duì)單一的Petri網(wǎng)無(wú)法完成故障類(lèi)型識(shí)別的缺點(diǎn)，研究了基于混合模糊Petri網(wǎng)的高壓輸電線路故障類(lèi)型識(shí)別方法?；旌夏：齈etri網(wǎng)方法將小波變換的特征提取、模糊邏輯相結(jié)合作為模糊Petri網(wǎng)輸入向量的前端處理模塊，最終給出各種故障發(fā)生的可信度，可望為工作人員提供良好的輔助決策。以500kV高壓輸電線路模型為例，在

8、不同故障類(lèi)型、故障電壓初始角、故障過(guò)渡電阻和故障位置等工況下驗(yàn)證故障類(lèi)型識(shí)別的效果。并對(duì)該方法在不同小波基、不同數(shù)據(jù)窗、不同故障工況、不同噪聲和不同線路參數(shù)等情況下的適應(yīng)性進(jìn)行了分析。仿真結(jié)果表明混合模糊Petri網(wǎng)方法在故障類(lèi)型識(shí)別中取得了理想的分類(lèi)效果，并且能夠較方便地移植到其他網(wǎng)絡(luò)中。
　　最后，在Windows的操作平臺(tái)上，以Matlab的圖形用戶界面(Graphical UserInterfaces，GUI)為工具，設(shè)計(jì)