電網(wǎng)故障診斷方法及其系統(tǒng)架構(gòu)研究.pdf

1、目前我國的經(jīng)濟建設正進入飛速發(fā)展的階段，各類行業(yè)對電力系統(tǒng)的依賴程度日漸增加，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行已經(jīng)成為關(guān)系到國計民生的主要任務。然而，由于操作失誤、人為破壞以及自然不可抗拒力等原因，大規(guī)模的停電事故時有發(fā)生。因此，電力系統(tǒng)的自愈性——即電網(wǎng)發(fā)生故障后快速診斷、隔離故障并且自我恢復的能力成為智能電網(wǎng)的一個主要研究方向。而作為智能電網(wǎng)可“自愈性”能夠?qū)崿F(xiàn)的先決條件，電力系統(tǒng)故障診斷方法一直是國內(nèi)外研究的重點課題。
　　 本文在總結(jié)

2、國內(nèi)外傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)故障診斷方法基礎上，借鑒目前計算機智能算法領域優(yōu)秀的發(fā)展思路，從電網(wǎng)拓撲、故障知識表示、報警信息缺失、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等幾個方面對電網(wǎng)故障診斷方法進行了進一步的研究。主要工作及貢獻如下:
　　 1、針對目前廣泛使用的矩陣表示方式構(gòu)造不夠靈活、擴展性差等缺點，提出了電網(wǎng)拓撲的二維鏈表表示方法。由于電網(wǎng)拓撲是用來查找停電區(qū)域的必要手段，因此其存取效率對于整個故障診斷系統(tǒng)來說至關(guān)重要。IEC61970已經(jīng)提出采用CIM/S

3、VG作為電力系統(tǒng)圖形建模規(guī)范，但其具體應用目前只停留在圖形整合及靜態(tài)拓撲表達層面。本文提出了一套從符合CIM模型的廠站接線圖中提取全網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)的方法，不僅解決了對廠站接線XML文件的搜索瓶頸問題，而且能夠表示各種復雜接線方式。SVG圖元編輯平臺不再作為一個獨立的系統(tǒng)存在，而是和SCADA一起成為電力網(wǎng)絡拓撲的數(shù)據(jù)來源，并在此基礎上建立了一種描述電網(wǎng)拓撲的二維鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使搜索算法無論在速度還是實用性上都優(yōu)于傳統(tǒng)的方法，提高了電網(wǎng)拓撲生

4、成及搜索的效率。
　　 2、將電網(wǎng)故障特點轉(zhuǎn)化為計算機能夠接受的知識表示形式，通過對故障知識的轉(zhuǎn)化，引出合理的診斷方法。知識是人工智能的基礎，為了讓計算機具有智能，使其能模擬人類的智能行為，就必須使其具備知識。因此，電網(wǎng)故障的知識表示方法對故障診斷的作用是決定性的。本文將精簡并且完備的故障知識提供給智能診斷方法，以期達到快速、準確的診斷目的。首先提出利用完備故障知識表示進行輸電網(wǎng)故障診斷的思想，并加以實現(xiàn);其次將故障知識分為拓撲

5、知識和保護知識，給出了各自的信息化表示方法;最后通過對知識的優(yōu)化提高了故障診斷的效率，并以Petri網(wǎng)為例加以證明。
　　 3、研究了邊界斷路器跳閘信息缺失情況下的電網(wǎng)故障診斷方法。斷路器跳閘信息不僅用于故障診斷方法本身，而且是計算停電區(qū)域必不可少的因素，因此斷路器信息是故障診斷方法的關(guān)鍵點，但是專門針對斷路器報警信息缺失情況下的故障診斷方法研究尚不多見。本文提出了邊界斷路器跳閘信息缺失情況下的無源區(qū)域搜索算法，以非匹配斷路器頂

6、點為基點，根據(jù)連通圖上的點割集算法，形成多個可能包含故障元件的無源區(qū)域，并以割點的形式找回丟失的斷路器跳閘信息。通過對多個無源區(qū)域運用skyline多目標優(yōu)化查詢算法進行排序，形成一個按可疑故障元件查準率由大到小的有序序列提供給故障診斷算法，用Petri網(wǎng)作為診斷方法證明了skyline排序的準確性。
　　 4、目前的故障診斷系統(tǒng)對實時性要求很高，從而過于依賴通信鏈路的信息傳送能力。電網(wǎng)故障往往涉及多個變電站，故障時刻通信鏈路上

7、極易發(fā)生數(shù)據(jù)擁塞，導致丟幀、數(shù)據(jù)畸變的情況。為了降低故障診斷算法對通信環(huán)節(jié)的依賴，提高診斷效率，本文對傳統(tǒng)的故障診斷框架做出如下改進:數(shù)據(jù)采集層面，采用數(shù)據(jù)網(wǎng)格技術(shù)在變電站層對信息進行提取及預處理，為故障診斷程序提供一致的數(shù)據(jù)視圖，不僅解決了故障診斷系統(tǒng)的通信問題，而且避免了數(shù)據(jù)在調(diào)度端的過度積壓;算法方面，設計了一種分布式故障診斷系統(tǒng)以適于網(wǎng)格環(huán)境。分布式系統(tǒng)能夠為日趨復雜的故障診斷算法提供高性能的分布式計算策略，保證診斷時間滿足實際