專利名稱：基于五層三區(qū)式因果規(guī)則網(wǎng)的區(qū)域電網(wǎng)故障診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電網(wǎng)調(diào)度與故障分析領(lǐng)域，特別涉及一種電網(wǎng)故障診斷方法。
背景技術(shù)：
電網(wǎng)故障診斷就是利用SCADA中的保護(hù)、開關(guān)的動(dòng)作信息，結(jié)合繼電保護(hù)原理來識(shí)別故障元件和拒動(dòng)、誤動(dòng)的保護(hù)與開關(guān)。目前，電力系統(tǒng)故障診斷方法主要有專家系統(tǒng)、 Petri網(wǎng)、優(yōu)化解析法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、D-S證據(jù)融合等。但是在某些情況下由于保護(hù)與開關(guān)的誤動(dòng)、拒動(dòng)及信息丟失等不確定性因素的存在，使得上述的故障診斷方法很難得到正確的診斷結(jié)果。由于因果規(guī)則網(wǎng)能夠準(zhǔn)確地反映故障元件與故障候選原因，故障候選原因與保護(hù)、開關(guān)動(dòng)作之間的因果關(guān)系，具有描述簡(jiǎn)潔直觀、模型復(fù)雜度低、推理求解速度快等優(yōu)點(diǎn)， 已用于電網(wǎng)故障診斷中。然而現(xiàn)有基于因果規(guī)則網(wǎng)的電網(wǎng)故障診斷方法只利用本站的保護(hù)與開關(guān)動(dòng)作信息，易受單側(cè)保護(hù)誤動(dòng)影響而錯(cuò)判正常線路為故障。已有因果規(guī)則網(wǎng)缺少在各故障候選原因之間建立約束關(guān)系，在其完成推理后，會(huì)得到幾個(gè)發(fā)生概率相同或相近的候選原因，增加了從多個(gè)候選原因中判斷出真正故障原因的難度。在確定故障元件后檢測(cè)誤動(dòng)的保護(hù)與開關(guān)的正向推理中，以往的方法多是直接去找誤動(dòng)元件，這樣做有以下不足當(dāng)有兩條相鄰線路(Lm、Ln)故障時(shí)，故障線路Lm的一段、二段保護(hù)拒動(dòng)，三段保護(hù)作為本線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)正確動(dòng)作并跳閘；但是，在相鄰元件Ln的正向推理中，Ln的主保護(hù)正確動(dòng)作并跳閘，那么Lm的三段保護(hù)作為L(zhǎng)n的遠(yuǎn)后備保護(hù)就屬于誤動(dòng)。這樣，已有方法就會(huì)出現(xiàn)Lm的三段保護(hù)動(dòng)作在兩條線路的判斷中一個(gè)是正確動(dòng)作、一個(gè)是誤動(dòng)的矛盾結(jié)論。為此，本專利給出的一種基于集合運(yùn)算的判斷保護(hù)與開關(guān)誤動(dòng)、拒動(dòng)的方法解決了此問題。相關(guān)背景技術(shù)文獻(xiàn)包括[l]ffen-Hui Chen, Chih-ffen Liu, Men-Shen Tsai. On-Line Fault Diagnosis of Distribution Substations Using Hybrid Cause-Effect Network and Fuzzy Rule-Based Method. IEEE Transactions on Power Delivery,2000,15(2) :710-717.[2]童曉陽.基于分層因果規(guī)則網(wǎng)和模糊可信度的變電站報(bào)警評(píng)估方法.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011，；35(5) :36-40.[3]韋劉紅，郭文鑫，文福拴，廖志偉，辛建波.數(shù)字化變電站在線智能警報(bào)處理系統(tǒng)·電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2010，34 (18) :39-45.[4]許方榮，秦立軍，章廣清.基于事件樹和混合C-E Nets相結(jié)合的變電站報(bào)警信息處理.2007中國(guó)繼電保護(hù)及自動(dòng)化行業(yè)年會(huì)論文集137-141.[5]呂鵬.基于混合因果網(wǎng)絡(luò)的配電變電站故障診斷的研究.天津大學(xué)碩士學(xué)位論文· 2004.[6]孫雅明，呂鵬.基于混合因果網(wǎng)絡(luò)的配電變電站故障診斷.電力系統(tǒng)自動(dòng)化， 2004,28(13) :26-30.

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于五層三區(qū)式因果規(guī)則網(wǎng)的區(qū)域電網(wǎng)故障診斷方法，使之克服了已有技術(shù)中僅利用本站信息、易受單側(cè)保護(hù)誤動(dòng)影響、可能錯(cuò)判正常線路為故障等問題。本發(fā)明的方法更清楚地表達(dá)了不同候選原因之間的約束關(guān)系，更容易突出和確定故障原因。本發(fā)明所使用的方法為基于五層三區(qū)式因果規(guī)則網(wǎng)的區(qū)域電網(wǎng)故障診斷方法，從電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)SCADA中獲取保護(hù)與開關(guān)的動(dòng)作信息，利用這些故障征兆信號(hào)，運(yùn)用五層三區(qū)式因果規(guī)則網(wǎng)進(jìn)行反向推理，通過概率計(jì)算追溯出可能的故障候選原因，從中確定真正的故障原因， 進(jìn)而找到故障元件，依以下主要步驟進(jìn)行診斷檢測(cè)步驟1，針對(duì)電網(wǎng)中的每一個(gè)元件，建立五層三區(qū)式診斷因果規(guī)則網(wǎng)的子網(wǎng)模型， 即存儲(chǔ)建立故障元件層、候選原因?qū)?、?dòng)作條件層、保護(hù)動(dòng)作層和開關(guān)動(dòng)作層的五層結(jié)構(gòu)， 針對(duì)線路，利用單側(cè)及其相鄰線路的保護(hù)與開關(guān)的動(dòng)作信息，分別建立線路的左、右兩側(cè)診斷區(qū)，再加入中間診斷輔助區(qū)，所述中間診斷輔助區(qū)可向左、右兩側(cè)診斷區(qū)分別傳遞線路對(duì)側(cè)的診斷概率；步驟2 獲得來自SCADA系統(tǒng)中保護(hù)與開關(guān)的動(dòng)作信息后，先由開關(guān)動(dòng)作信息判斷出故障區(qū)域，將故障區(qū)域中的元件列為疑似故障元件。針對(duì)動(dòng)作了的保護(hù)與開關(guān)，為其在因果規(guī)則網(wǎng)中對(duì)應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作節(jié)點(diǎn)、開關(guān)動(dòng)作節(jié)點(diǎn)，賦予動(dòng)作概率值0. 95，而其它未動(dòng)作的保護(hù)動(dòng)作節(jié)點(diǎn)、開關(guān)動(dòng)作節(jié)點(diǎn)賦概率值0. 05。步驟3 對(duì)于列出的疑似故障元件的所有候選原因，通過收集到的保護(hù)與開關(guān)動(dòng)作信息，對(duì)每個(gè)候選原因進(jìn)行路徑計(jì)算的啟動(dòng)判斷，得到疑似故障元件中需要計(jì)算的候選原因。候選原因路徑計(jì)算的啟動(dòng)判據(jù)為該候選原因的下屬3層節(jié)點(diǎn)中有三分之二數(shù)量以上的節(jié)點(diǎn)動(dòng)作時(shí)，該候選原因的路徑計(jì)算才啟動(dòng)。其中需特別注意的是，這時(shí)“與”節(jié)點(diǎn)、 “或”節(jié)點(diǎn)及其子節(jié)點(diǎn)共同算做一個(gè)節(jié)點(diǎn)。步驟4:對(duì)于已啟動(dòng)的候選原因，先分別計(jì)算其各子路徑的概率，然后再將各子路徑的概率值與其權(quán)值的乘積相加，合成得到該候選原因的故障概率。通過指向中間診斷輔助區(qū)中的LiLw或LiRw節(jié)點(diǎn)的子路徑，可將對(duì)側(cè)的故障信息引入到本側(cè)故障概率計(jì)算中。步驟5 當(dāng)候選原因的故障概率計(jì)算完成后，同時(shí)滿足下列要求的候選原因成為故障原因(1)其故障概率值大于閥值0. 75 ； (2)其故障概率值大于本元件中已啟動(dòng)的其它候選原因節(jié)點(diǎn)的故障概率值。故障原因所對(duì)應(yīng)的元件確定為故障元件。如果某個(gè)疑似元件的所有候選原因均小于閥值0. 75，則表明該元件不故障。故障原因所對(duì)應(yīng)的元件確定為故障元件。然后計(jì)算故障元件的故障概率，對(duì)于母線，取故障原因的概率值作為母線元件的故障概率；對(duì)于線路，取左、右兩側(cè)的兩個(gè)故障原因中最大值作為該線路元件的故障概率。步驟6 當(dāng)獲得故障原因及其故障元件后，通過以下兩條規(guī)則獲得誤動(dòng)或拒動(dòng)的保護(hù)和開關(guān)動(dòng)作情況(1)部分拒動(dòng)信息已經(jīng)暗含在不同候選原因之間的約束關(guān)系中，如附圖2中母線Bl的候選原因Blb (表示Bl故障，主保護(hù)拒動(dòng)，母線所連線路的遠(yuǎn)后備動(dòng)作) 成為故障原因，就表明母線的主保護(hù)拒動(dòng)。(2)通過多個(gè)集合的運(yùn)算，得到“誤動(dòng)保護(hù)與開關(guān)集合”。設(shè)故障信息中“已動(dòng)作保護(hù)與開關(guān)集合”為{A}。在所有的故障原因的路徑中，如有保護(hù)或開關(guān)動(dòng)作節(jié)點(diǎn)不動(dòng)作，則判為該節(jié)點(diǎn)拒動(dòng)，加入“拒動(dòng)保護(hù)與開關(guān)集合” {R}；除去拒動(dòng)的保護(hù)外，所有故障原因的路徑中含有的保護(hù)節(jié)點(diǎn)為正確動(dòng)作，存入“正確動(dòng)作保護(hù)集合” {P}，將所有的故障原因的路徑中，與集合{P}中保護(hù)節(jié)點(diǎn)相連的動(dòng)作了的開關(guān)存入“正確動(dòng)作開關(guān)集合” {B}。這樣可得到了“誤動(dòng)保護(hù)與開關(guān)集合” {Μ}，{Μ} = {A}-{P}_{B}。步驟7 輸出步驟5中得出的故障元件及其故障概率，輸出步驟6中誤動(dòng)保護(hù)與開關(guān)集合、拒動(dòng)保護(hù)與開關(guān)集合，即集合{M}與{R}。該診斷流程如附圖3所示。采用如上的方法，構(gòu)建了一種新型的五層三區(qū)式因果規(guī)則網(wǎng)用于電網(wǎng)故障診斷。 根據(jù)保護(hù)原理，建立了故障元件層、候選原因?qū)?、?dòng)作條件層、保護(hù)動(dòng)作層和開關(guān)動(dòng)作層的五層結(jié)構(gòu)。針對(duì)線路，利用單側(cè)及其相鄰線路的保護(hù)與開關(guān)的動(dòng)作信息，分別建立線路的左、右兩側(cè)診斷區(qū)，再加入中間診斷輔助區(qū)，它可向左、右兩側(cè)診斷區(qū)分別傳遞線路對(duì)側(cè)的診斷概率，有效地解決了已有技術(shù)中僅利用本站信息、易受單側(cè)保護(hù)誤動(dòng)影響、錯(cuò)判正常線路為故障等問題。模型中的動(dòng)作條件層，能夠更清楚地表達(dá)了不同候選原因之間的約束關(guān)系，更容易突出和確定故障原因。該五層三區(qū)式因果規(guī)則網(wǎng)結(jié)構(gòu)清晰、物理含義明確，可進(jìn)行圖形化表達(dá)，直觀性很強(qiáng)，便于理解，能夠識(shí)別出多重故障的發(fā)生。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例中Ll的因果規(guī)則網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例中Bl的因果規(guī)則網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)圖。圖3為基于五層三區(qū)式因果規(guī)則網(wǎng)的區(qū)域電網(wǎng)故障診斷流程圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例局部電力系統(tǒng)繼電保護(hù)示意圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例候選原因LlLa的路徑計(jì)算示意圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例候選原因LlRw的路徑計(jì)算示意圖。圖7為本發(fā)明實(shí)施例候選原因LlLd的路徑計(jì)算示意圖。
具體實(shí)施例方式1.五層三區(qū)式因果規(guī)則網(wǎng)模型的構(gòu)造方法(1)五層三區(qū)式因果規(guī)則網(wǎng)的模型結(jié)構(gòu)這里以一個(gè)局部電力系統(tǒng)繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)為例(如附圖4所示)，對(duì)其中元件L1、B1 建立五層因果規(guī)則網(wǎng)模型，如附圖1、2所示。附圖4中的觀個(gè)元件依次為母線Al A4， Bl B8 ；變壓器Tl T8 ；線路Ll L8。元件中L、R分別表示元件的左側(cè)和右側(cè)。m為主保護(hù)，P為近后備保護(hù)，s為遠(yuǎn)后備保護(hù)。該網(wǎng)絡(luò)模型縱向分故障元件層、故障候選原因?qū)?、?dòng)作條件層、保護(hù)動(dòng)作層和開關(guān)動(dòng)作層五層。(1)故障元件層是指電網(wǎng)中所有的元件Fi，具體分為線路Li、母線Bi等。特別地對(duì)于線路，在Li下設(shè)兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)LiL和LiR，分別表示線路左側(cè)和線路右側(cè)的診斷情況。(2)候選原因?qū)邮侵冈收蠒r(shí)可能的故障候選原因。線路LiL(Li左側(cè))的故障候選原因有5種組合LiLa (線路Li故障，主保護(hù)動(dòng)作，開關(guān)正常動(dòng)作)、LiLb (線路Li故障，主保護(hù)拒動(dòng)，近后備保護(hù)動(dòng)作，開關(guān)正常動(dòng)作)、LiLc (線路Li故障，主保護(hù)與近后備保護(hù)拒動(dòng)，遠(yuǎn)后備保護(hù)動(dòng)作，開關(guān)正常動(dòng)作)、LiLd (線路Li故障，主保護(hù)與近遠(yuǎn)后備拒動(dòng)，相鄰元件的遠(yuǎn)后備動(dòng)作)、LiLe (線路Li故障，開關(guān)拒動(dòng)，相鄰元件的遠(yuǎn)后備動(dòng)作)。LiR(Li 右側(cè))與LiL類似。母線Bi的故障候選原因有3種組合Bia (Bi故障，母差主保護(hù)動(dòng)作，各開關(guān)正常動(dòng)作)、Bib (Bi故障，母差主保護(hù)拒動(dòng)，母線所連各線路的遠(yuǎn)后備動(dòng)作)、Bic (Bi故障，母差主保護(hù)動(dòng)作而某個(gè)或某些開關(guān)拒動(dòng)，母線所連某個(gè)或某些線路的遠(yuǎn)后備動(dòng)作)。根據(jù)拒動(dòng)的開關(guān)，又可將Bic分為若干子原因。有η個(gè)開關(guān)可能會(huì)拒動(dòng)，每一個(gè)拒動(dòng)開關(guān)對(duì)應(yīng)一個(gè)子原因，分別為Bicl-Bicn。各子原因之間是“或”的關(guān)系，意味著會(huì)有一個(gè)或多個(gè)子原因同時(shí)成為故障候選原因。附圖2中用“OR”來表示“或”節(jié)點(diǎn)當(dāng)它指向的子節(jié)點(diǎn)中有一個(gè)動(dòng)作時(shí)， 該節(jié)點(diǎn)就動(dòng)作。故障元件可包含多個(gè)候選原因，它們之間滿足以下關(guān)系若某元件發(fā)生故障，有且只有一個(gè)候選原因成為故障原因。(3)動(dòng)作條件層的作用是如果某個(gè)候選原因滿足動(dòng)作條件，則它成為故障原因的概率將增加，反之則下降。因?yàn)槊總€(gè)候選原因的動(dòng)作條件是“互斥”的，所以加入動(dòng)作條件層帶來的好處是使故障原因的概率增大，而抑制其他候選原因的故障概率。附圖1、2中“與”節(jié)點(diǎn)(“AND”)表示當(dāng)它指向的下屬所有節(jié)點(diǎn)都動(dòng)作時(shí)，該節(jié)點(diǎn)才動(dòng)作。附圖1、2中如ETI^這類在保護(hù)或開關(guān)的名稱上加一條橫線的節(jié)點(diǎn)，本文命名為 “保護(hù)動(dòng)作取反節(jié)點(diǎn)”，在SCADA的故障信息報(bào)文中如果該類節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的保護(hù)或開關(guān)不動(dòng)作， 則該節(jié)點(diǎn)才視為動(dòng)作。以附圖1中候選原因LlLb為例，它指向的動(dòng)作條件層的節(jié)點(diǎn)有ETI^ (Li左側(cè)主保護(hù)不動(dòng)作時(shí)，該節(jié)點(diǎn)視為動(dòng)作)和LIRw。LlRw表示線路右側(cè)的故障概率信息，它通過一個(gè)“或”節(jié)點(diǎn)與LlRa' -LlRe'相連，LlRa'與Ll右側(cè)診斷區(qū)的候選原因LlRa的唯一區(qū)別是其不指向中間診斷輔助區(qū)節(jié)點(diǎn)LILw，只指向保護(hù)動(dòng)作層的節(jié)點(diǎn)(如LlRm節(jié)點(diǎn))。所以 LlLb的動(dòng)作條件為“當(dāng)Ll左側(cè)主保護(hù)不動(dòng)作，并且Ll右側(cè)有故障征兆(即LlRw動(dòng)作了， 有動(dòng)作概率)”，這與LlLb的定義“線路Ll故障，主保護(hù)拒動(dòng)，近后備保護(hù)動(dòng)作，開關(guān)CB7正常動(dòng)作”是相符的。(4)保護(hù)動(dòng)作層與開關(guān)動(dòng)作層對(duì)應(yīng)各元件下的保護(hù)和開關(guān)設(shè)備。在故障候選原因 C與保護(hù)動(dòng)作A之間、保護(hù)動(dòng)作A與開關(guān)動(dòng)作X之間有如下因果關(guān)系1個(gè)故障候選原因Ci 引發(fā)多個(gè)保護(hù)動(dòng)作。一個(gè)保護(hù)動(dòng)作％可能由多個(gè)故障候選原因引發(fā)，而一個(gè)保護(hù)動(dòng)作可有一個(gè)或多個(gè)開關(guān)跳閘與之對(duì)應(yīng)。在橫向，線路Li可被分成三個(gè)區(qū)，左側(cè)診斷區(qū)LiL、右側(cè)診斷區(qū)LiR和中間診斷輔助區(qū)。中間診斷輔助區(qū)中包含兩個(gè)節(jié)點(diǎn)LiLw和LiRw，構(gòu)造它們，目的是將對(duì)側(cè)信息引入到本側(cè)的故障診斷中，便可以有效地避免因單側(cè)保護(hù)與開關(guān)誤動(dòng)而帶來的線路故障誤判情況。(2)五層三區(qū)式因果規(guī)則網(wǎng)模型的候選原因路徑計(jì)算方法—條候選原因路徑以某個(gè)候選原因?yàn)槠瘘c(diǎn)，包含該候選原因指向的所有動(dòng)作條件、保護(hù)和開關(guān)。對(duì)候選原因?qū)拥墓?jié)點(diǎn)，當(dāng)計(jì)算概率值大于0. 75時(shí)，該候選原因?yàn)閯?dòng)作。 對(duì)于動(dòng)作條件層、保護(hù)動(dòng)作層和開關(guān)動(dòng)作層中的各節(jié)點(diǎn)，若其動(dòng)作，則賦予概率值0. 95 ；否則，賦予概率值0.05。對(duì)“與”節(jié)點(diǎn)、“或”節(jié)點(diǎn)，要注意的是它與其下屬所有子節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)節(jié)點(diǎn)。以附圖1中LlRw指向的“或”節(jié)點(diǎn)ORl為例，它與線路對(duì)側(cè)候選原因LlRa' -LlRe' 共同構(gòu)成了一個(gè)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)LlRa' -LlRe'五個(gè)節(jié)點(diǎn)中至少有一個(gè)為真時(shí)，該共同構(gòu)成的節(jié)點(diǎn)ORl的動(dòng)作概率值賦為0. 95，否則賦為0. 05。以Blm指向的“與”節(jié)點(diǎn)ANDl為例，它與 CB4、CB5、CB6、CB7、CB9共同構(gòu)成了一個(gè)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)CB4、CB5、CB6、CB7、CB9這五個(gè)節(jié)點(diǎn)都動(dòng)作時(shí)，該共同構(gòu)成的節(jié)點(diǎn)ANDl動(dòng)作，賦動(dòng)作概率值為0. 95，否則為0. 05。以附圖1、2中的L1、B1為例，說明候選原因的故障概率計(jì)算方法。在Ll中，LlLa的路徑計(jì)算如下=LlLa是LlL的一條候選原因路徑，如圖5所示。 該候選原因路徑又分為兩條可達(dá)子路徑，一條由LlLa指向保護(hù)動(dòng)作層，另一條由LlLa指向中間診斷輔助區(qū)的LIRw，這里為第一條子路徑賦權(quán)值為0. 55，為第二條子路徑賦權(quán)值為 0.45。子路徑賦權(quán)值的依據(jù)為認(rèn)為本側(cè)主保護(hù)正確動(dòng)作的可信度較高一些。LlRw具體的表示如附圖6，判斷LlRw是否動(dòng)作的方法是依次計(jì)算線路對(duì)側(cè)候選原因LlRa' -LlRe'的概率值，當(dāng)其中一個(gè)概率值大于0. 75時(shí)，則認(rèn)為該對(duì)側(cè)候選原因節(jié)點(diǎn)動(dòng)作，為簡(jiǎn)便計(jì)算過程，不再計(jì)算剩余對(duì)側(cè)候選原因的概率，并認(rèn)為L(zhǎng)lRw動(dòng)作，并賦予LlRw 的動(dòng)作概率為0. 95。候選原因總有至少一條可達(dá)子路徑指向保護(hù)層節(jié)點(diǎn)，而保護(hù)動(dòng)作又引發(fā)開關(guān)跳閘，這兩個(gè)環(huán)節(jié)缺一不可，而繼電保護(hù)中故障引發(fā)保護(hù)動(dòng)作的這個(gè)環(huán)節(jié)更重要，因此為候選原因指向保護(hù)動(dòng)作層節(jié)點(diǎn)的子路徑、保護(hù)動(dòng)作層節(jié)點(diǎn)指向開關(guān)動(dòng)作層節(jié)點(diǎn)的子路徑，分別賦予不同的權(quán)值PCl，PC2 (0. 54，046)。于是，計(jì)算LlLa 的概率值為 PL1La = 0. 55X [PC1XPui^PC2XPcb7HO. 45XPliew0LlLd有多條候選原因子路徑，如附圖7所示。該候選原因路徑分為七條可達(dá)子路徑，一條指向本側(cè)區(qū)的動(dòng)作條件層的AND2，一條指向中間診斷輔助區(qū)LIRw，其余五條指向保護(hù)動(dòng)作層節(jié)點(diǎn)。我們認(rèn)為指向保護(hù)動(dòng)作層節(jié)點(diǎn)的五條子路徑彼此是平等的，所以求取它們的平均值，然后為指向AND2的子路徑賦權(quán)值為0. 3，為指向LlRw的子路徑賦權(quán)值為 0. 35，為指向保護(hù)動(dòng)作層節(jié)點(diǎn)的五條子路徑的平均值賦權(quán)值為0. 35。計(jì)算LlLd 的概率值為 PL1Ld = 0. 3 X PAND2+0. 35 X PL1Ew+0. 35 X [ (PC1X PL3Es+PC2 X PCB2 8) + (PC1X Ptils+PC2 X Pcb2) + (PC1X PT2Ls+PC2 X PCB3) + (PC1X PL4Es+PC2 X PCB27) + (PC1X PL2Rs+PC2 X Pc B12) ] /5 °2、基于五層三區(qū)式因果規(guī)則網(wǎng)的故障診斷方法步驟1 針對(duì)電網(wǎng)中的每一個(gè)元件，建立五層三區(qū)式診斷因果規(guī)則網(wǎng)的子網(wǎng)模型， 加以存儲(chǔ)。步驟2 獲得來自SCADA系統(tǒng)中保護(hù)與開關(guān)的動(dòng)作信息后，先利用已跳開的開關(guān)位置信息判斷出故障區(qū)域，將故障區(qū)域中的元件列為疑似故障元件。針對(duì)動(dòng)作了的保護(hù)與開關(guān)信息，為其在因果規(guī)則網(wǎng)中對(duì)應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作節(jié)點(diǎn)、開關(guān)動(dòng)作節(jié)點(diǎn)，賦予動(dòng)作的概率值。步驟3 對(duì)于列出的疑似故障元件的所有候選原因，通過收集到的保護(hù)、開關(guān)動(dòng)作信息，對(duì)每個(gè)候選原因進(jìn)行路徑計(jì)算的啟動(dòng)判斷，得到疑似故障元件中需要計(jì)算的候選原因。步驟4:對(duì)于疑似故障元件中需要計(jì)算的候選原因，先分別計(jì)算其各子路徑的概率，然后再將各子路徑的概率值與其權(quán)值的乘積相加，合成得到該候選原因的故障概率。
步驟5 當(dāng)候選原因的故障概率計(jì)算完成后，同時(shí)滿足下列要求的候選原因成為故障原因(1)其故障概率值大于閥值；(2)其故障概率值大于本元件中已啟動(dòng)的其它候選原因節(jié)點(diǎn)的故障概率值。故障原因所對(duì)應(yīng)的元件確定為故障元件。然后再計(jì)算故障元件的故障概率。如果某個(gè)疑似元件的所有候選原因均小于閥值，則表明該元件不故障。步驟6 當(dāng)獲得故障原因及其故障元件后，通過以下兩條規(guī)則獲得誤動(dòng)或拒動(dòng)的保護(hù)與開關(guān)動(dòng)作情況(1)部分拒動(dòng)信息已經(jīng)暗含在不同候選原因之間的約束關(guān)系中。(2) 通過多個(gè)集合的運(yùn)算，得到誤動(dòng)保護(hù)與開關(guān)集合、拒動(dòng)保護(hù)與開關(guān)集合。步驟7 輸出步驟5中得出的故障元件及其故障概率，輸出步驟6中誤動(dòng)保護(hù)與開關(guān)集合、拒動(dòng)保護(hù)與開關(guān)集合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的1.根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、保護(hù)原理，構(gòu)建了五層三區(qū)式因果規(guī)則電網(wǎng)故障診斷網(wǎng)，它包括故障元件、故障候選原因、動(dòng)作條件、保護(hù)動(dòng)作及開關(guān)動(dòng)作共五層，充分利用了線路對(duì)側(cè)及其相鄰線路的保護(hù)與開關(guān)動(dòng)作信息，將因果規(guī)則網(wǎng)劃分為左側(cè)診斷區(qū)、右側(cè)診斷區(qū)和中間診斷輔助區(qū)三個(gè)區(qū)，建立各層、各區(qū)之間的因果關(guān)系，該因果規(guī)則網(wǎng)的結(jié)構(gòu)清晰、物理含義明確，可圖形化表達(dá)。2.在傳統(tǒng)因果規(guī)則網(wǎng)中加入“與”、“或”、“取反”三類邏輯節(jié)點(diǎn)，使網(wǎng)絡(luò)在解釋多個(gè)候選原因之間的約束關(guān)系時(shí)更加精確，推理能力更強(qiáng)。3.本發(fā)明提出了新的保護(hù)與開關(guān)的誤動(dòng)、拒動(dòng)判斷方法。在得到故障元件及其故障原因后，可直接判斷正確動(dòng)作和拒動(dòng)的保護(hù)與開關(guān)，進(jìn)而用已動(dòng)作保護(hù)與開關(guān)集合減去正確動(dòng)作保護(hù)與開關(guān)集合，就得到了誤動(dòng)保護(hù)與開關(guān)集合。該方法避免了在不同電氣元件的正向推理時(shí)，一個(gè)保護(hù)或開關(guān)既被判為誤動(dòng)、又被判為正常動(dòng)作的矛盾情況。4.本方法有別于傳統(tǒng)因果規(guī)則網(wǎng)的元件、原因、保護(hù)、開關(guān)四層結(jié)構(gòu)，提出構(gòu)造動(dòng)作條件層和中間診斷輔助區(qū)。通過動(dòng)作條件層中的邏輯“與，，節(jié)點(diǎn)使得各候選原因彼此約束和獨(dú)立，通過邏輯“或”節(jié)點(diǎn)反映對(duì)側(cè)各種故障征兆對(duì)本側(cè)診斷的影響，避免了受單側(cè)保護(hù)誤動(dòng)、錯(cuò)判正常線路為故障的情況。
權(quán)利要求
1.基于五層三區(qū)式因果規(guī)則網(wǎng)的區(qū)域電網(wǎng)故障診斷方法，從電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng) SCADA中獲取保護(hù)與開關(guān)的動(dòng)作信息，利用這些故障征兆信號(hào)，運(yùn)用五層三區(qū)式因果規(guī)則網(wǎng)進(jìn)行反向推理，通過故障概率計(jì)算追溯出可能的故障候選原因，從中確定真正的故障原因， 進(jìn)而找到故障元件，依據(jù)以下主要步驟進(jìn)行診斷檢測(cè)步驟1，針對(duì)電網(wǎng)中的每一個(gè)元件，建立五層三區(qū)式診斷因果規(guī)則網(wǎng)的子網(wǎng)模型，即存儲(chǔ)建立的故障元件層、候選原因?qū)?、?dòng)作條件層、保護(hù)動(dòng)作層和開關(guān)動(dòng)作層的五層結(jié)構(gòu)，針對(duì)線路，利用單側(cè)及其相鄰線路的保護(hù)與開關(guān)的動(dòng)作信息，分別建立線路的左、右兩側(cè)診斷區(qū)，再加入中間診斷輔助區(qū)，所述中間診斷輔助區(qū)可向左、右兩側(cè)診斷區(qū)分別傳遞線路對(duì)側(cè)的診斷概率；步驟2 獲得來自SCADA系統(tǒng)中保護(hù)與開關(guān)的動(dòng)作信息后，先由開關(guān)動(dòng)作信息判斷出故障區(qū)域，將故障區(qū)域中的元件列為疑似故障元件；針對(duì)動(dòng)作了的保護(hù)與開關(guān)，為其在因果規(guī)則網(wǎng)中對(duì)應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作節(jié)點(diǎn)、開關(guān)動(dòng)作節(jié)點(diǎn)，賦予動(dòng)作概率值0. 95，而其它未動(dòng)作的保護(hù)動(dòng)作節(jié)點(diǎn)、開關(guān)動(dòng)作節(jié)點(diǎn)賦概率值0. 05 ；步驟3 對(duì)于列出的疑似故障元件的所有候選原因，通過收集到的保護(hù)與開關(guān)動(dòng)作信息，對(duì)每個(gè)候選原因進(jìn)行路徑計(jì)算的啟動(dòng)判斷，得到疑似故障元件中需要計(jì)算的候選原因； 候選原因路徑計(jì)算的啟動(dòng)判據(jù)為該候選原因的下屬3層節(jié)點(diǎn)中三分之二數(shù)量以上的節(jié)點(diǎn)動(dòng)作時(shí)，該候選原因的路徑計(jì)算才啟動(dòng)，這時(shí)“與”節(jié)點(diǎn)、“或”節(jié)點(diǎn)及其子節(jié)點(diǎn)共同算做一個(gè)節(jié)點(diǎn)。 步驟4:對(duì)于已啟動(dòng)的候選原因，先分別計(jì)算其各子路徑的概率，然后再將各子路徑的概率值與其權(quán)值的乘積相加，合成得到該候選原因的故障概率；通過指向中間診斷輔助區(qū)中的LiLw或LiRw節(jié)點(diǎn)的子路徑，將對(duì)側(cè)的故障信息引入到本側(cè)故障概率計(jì)算中；步驟5 當(dāng)候選原因的故障概率計(jì)算完成后，同時(shí)滿足下列要求的候選原因成為故障原因(1)其故障概率值大于閥值0. 75 ； (2)其故障概率值大于本元件中已啟動(dòng)的其它候選原因節(jié)點(diǎn)的故障概率值；故障原因所對(duì)應(yīng)的元件確定為故障元件，如果某個(gè)疑似元件的所有候選原因均小于閥值0. 75，則表明該元件不故障；將故障原因?qū)?yīng)的元件確定為故障元件，然后計(jì)算故障元件的故障概率；對(duì)于母線，取故障原因的概率值作為母線元件的故障概率，對(duì)于線路，取左、右兩側(cè)的兩個(gè)故障原因中最大值作為該線路元件的故障概率；步驟6 當(dāng)獲得故障原因及其故障元件后，通過以下兩條規(guī)則獲得誤動(dòng)或拒動(dòng)的保護(hù)和開關(guān)動(dòng)作情況(1)部分拒動(dòng)信息已經(jīng)暗含在不同候選原因之間的約束關(guān)系中；(2)通過多個(gè)集合的運(yùn)算，得到保護(hù)與開關(guān)誤動(dòng)集合；步驟7 輸出步驟5中得出的故障元件及其故障概率，輸出步驟6中誤動(dòng)保護(hù)與開關(guān)集合、拒動(dòng)保護(hù)與開關(guān)集合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于五層三區(qū)式因果規(guī)則網(wǎng)的區(qū)域電網(wǎng)故障診斷方法，可對(duì)SCADA系統(tǒng)中的保護(hù)、開關(guān)動(dòng)作信息進(jìn)行反向推理，追溯出故障原因，進(jìn)而確定故障元件。然后對(duì)故障原因進(jìn)行正向推理，檢測(cè)出誤動(dòng)、拒動(dòng)的保護(hù)與開關(guān)集合。本發(fā)明所建五層三區(qū)式因果規(guī)則網(wǎng)的結(jié)構(gòu)清晰、物理含義明確，可進(jìn)行圖形化表達(dá)，直觀性很強(qiáng)，便于理解。在判斷誤動(dòng)、拒動(dòng)的保護(hù)與開關(guān)時(shí)，通過多個(gè)集合的運(yùn)算，簡(jiǎn)單快速。本發(fā)明通過構(gòu)造動(dòng)作條件層來使得各候選原因彼此約束，通過構(gòu)造中間診斷輔助區(qū)，反映線路對(duì)側(cè)的各種故障征兆對(duì)本側(cè)的影響，加強(qiáng)了本側(cè)故障診斷的準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)H02H7/26GK102156240SQ20111012382
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者孫明蔚, 童曉陽 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)