一種電力系統(tǒng)故障診斷的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)故障診斷領域，更具體地，涉及一種電力系統(tǒng)故障診斷的方法。
【背景技術】
[0002]電力系統(tǒng)故障過程本身存在著不確定性，這種不確定性主要是由保護或斷路器誤動、拒動，遠動信息通信錯誤等因素造成。在僅能通過SCADA(數(shù)據采集與監(jiān)控)系統(tǒng)獲得故障征兆信號時，電網故障診斷中的不確定性就更加明顯，影響電網故障的實時診斷。貝葉斯網絡和信息論都以概率論為基礎，可以實現(xiàn)對故障信息的不確定性進行量化。
[0003]但基于貝葉斯網絡的故障診斷方法需要大量完備的實際故障樣本進行訓練以提高診斷精度，而且，現(xiàn)有基于貝葉斯網絡的故障診斷方法在處理故障信息的不確定性時，都假定了事先已經知道缺失的遙信量，再利用其余故障信息對缺失信息進行估計，然后進行故障診斷。但這樣的假設在實際應用中難以成立，目前實際應用中的SCADA系統(tǒng)，無論是采用原部頒CDT規(guī)約還是采用國際標準的101規(guī)約，遙信量都采用變位上送方式，以節(jié)省數(shù)據傳輸量。當發(fā)生故障時，即使出現(xiàn)了遙信丟失的情況，在調度端也難以確定具體是哪個遙信量出現(xiàn)了缺失。因此，在現(xiàn)階段基于貝葉斯網絡的故障診斷方法對于遙信信息傳輸錯誤帶來的不確定性尚不具備實用性。同樣的問題還存在于多種故障診斷方法中。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明提供一種信息論與專家系統(tǒng)相結合進行電力系統(tǒng)故障診斷的方法。
[0005]為了達到上述技術目的，本發(fā)明的技術方案如下:
[0006]—種電力系統(tǒng)故障診斷的方法，首先建立實際信道的故障診斷信息傳遞模型，根據電力系統(tǒng)發(fā)生故障的停電區(qū)域，利用專家系統(tǒng)，經過正向推理得到所有可能故障的設備，然后分別假設可疑設備發(fā)生故障，反向推理出對應的開關和保護的動作狀態(tài)，得到實際通信中所有可能的信源;最后結合保護、開關的拒動概率和設備故障的先驗概率計算出信源的自信息或先驗概率，這樣故障過程中的不確定性就包含在信源中，在實際的SCADA系統(tǒng)中，調度中心看到的征兆信息是由保護和開關的動作狀態(tài)組成的一組數(shù)據序列，這樣根據通信中信道的轉移概率計算信源的條件自信息量，實現(xiàn)了對實際信道中信息不確定性的定量描述，建立基于實際信道的故障診斷信息傳遞模型，調度中心根據該故障診斷信息傳遞模型實施故障排除。
[0007]進一步地，所述實際信道的故障診斷過程的具體計算步驟如下:
[0008]①首先根據SCADA所采集到的動作開關記錄，通過拓撲分析得到故障后的所有失電區(qū)域；
[0009]②通過遙測、遙信以及保護類型、動作時間等信息判斷出失電區(qū)域內動作保護的性質，如果是主保護動作，將其保護對象作為可疑故障設備，如果是后備保護動作或者無法判斷保護性質，將其后備范圍內的所有電氣設備作為可疑故障設備，縮小故障區(qū)域;沒有保護信息的失電區(qū)域記錄為故障區(qū)域；
[0010]③由專家系統(tǒng)對故障區(qū)域內的可疑設備做出基本分析，如果此時只有一個設備被確定為可疑故障設備，則此時系統(tǒng)發(fā)生的是簡單故障；如果得到的故障征兆對應多種故障可能或者無法利用專家系統(tǒng)規(guī)則進行決策時，進入復雜故障的分析；
[0011]④反向推理:分別假設可疑故障設備集中所有電氣設備故障，同時考慮組合故障的情況，然后根據②中判斷的動作保護性質建立信源;如果判斷是主保護動作，假設設備故障時，只考慮由可疑設備的主保護將其隔離;如果實際是后備保護動作，假設設備故障時，反向推理到由此后備保護將其隔離；如果保護性質復雜或者無法判斷保護性質，按照主保護或者后備保護動作將故障隔離分別進行故障假設，推理出導致區(qū)域失電的保護、開關動作序列，建立一組故障征兆組合集即信源；
[0012]⑤結合設備故障的先驗概率、保護和開關的拒動概率計算出每個信源的先驗概率，然后根據接收的故障征兆信息，利用信息傳輸理論，計算出信源的件自信息量或后驗概率條；
[0013]⑥將信源的條件自信息量由小到大排列，即將信源的后驗概率按照由大到小排列，排在最前面的信源對應的故障假設最有可能發(fā)生，同時可判斷出保護和開關是否正確動作和信息在傳輸過程中是否存在丟失或者誤碼的情況；
[0014]主保護、后備保護、保護動作時間的解釋如下:
[0015]主保護:滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護設備和線路故障的保護。即當設備發(fā)生故障時瞬時動作的保護；
[0016]后備保護:保護裝置拒動、保護回路中的其他環(huán)節(jié)損壞、斷路器拒動、工作電源不正常乃至消失等時有發(fā)生，造成主保護不能快速切除故障，這時需要后備保護來切除故障；即在主保護不動作時再動作，一般有延時來判斷主保護動作與否;保護動作時間:由保護裝置啟動到動作信號出口的時間。
[0017]進一步地，所述建立基于實際信道的故障診斷信息傳遞模型，將專家系統(tǒng)和信息論中處理通信誤碼的理論相結合，清晰簡便的對故障診斷中保護、斷路器拒動和通信中的不確定性進行定量的描述，與專家系統(tǒng)結合，提高了診斷速度，并具有實用性和擴展性，用統(tǒng)一的指標一一信息量對可疑故障進行排序，降低了漏警和虛警的風險，并且在較大干擾存在的情況下，得出合理的診斷結果，具有一定的容錯和糾錯性，處理遙信的不確定性，指導調度員進行故障診斷和故障處理，有利于實現(xiàn)在線應用。
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明技術方案的有益效果是:
[0019]本發(fā)明能夠對故障中的不確定性進行定量描述，當實際故障征兆可能對應多種故障假設情況時，或者由于遙信錯誤，調度中心得到的故障征兆與專家系統(tǒng)的規(guī)則庫中所存儲的所有規(guī)則都無法匹配時，按照所提方法進行故障診斷，可以按照故障假設發(fā)生的可能性大小對調度員起到輔助決策的作用。
[0020]由于采用了專家系統(tǒng)的正反向推理來確定可能的信源，信源組合集非常有限，而且所有信源的指定都是以故障假設為基礎的，基本上不受遙信接收到的故障征兆的影響，不但可以計及故障發(fā)生時的保護拒動和開關的拒動、誤動等不確定情況，還可以處理實際信道(遠動通道)中發(fā)生的遙信缺失、出錯等各種不確定性問題。該算法綜合利用了專家系統(tǒng)和信息理論的優(yōu)點，基本達到了實用化的要求。
[0021]采用信息論與專家系統(tǒng)相結合的方法，重點解決電力系統(tǒng)發(fā)生故障時遙信、遙測(信息傳輸過程)信息的不確定性問題，使故障診斷方法能夠實用化。利用專家系統(tǒng)強的邏輯推理功能盡可能的簡化信源，解決抽象信息傳輸模型中信源的解空間過大的弊端。利用信息論嚴密的推理計算功能，將故障過程中的不確定性和信息傳輸中的不確定性統(tǒng)一起來，用信息量進行量化，計算出故障假設發(fā)生的可能性，最終按照故障假設發(fā)生的可能性大小對所有可能的故障情況進行排斷，指導調度員按照實際設備發(fā)生故障的可能性大小去查找故障點，真正起到輔助決策的作用。同時能夠診斷出可疑故障對應的保護和開關的動作情況，也可以反映信息在實際信道中的傳輸情況。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的故障診斷信息傳遞模型；
[0023]圖2為本發(fā)明中考慮SCADA信息不確定性的故障診斷流程圖。
【具體實施方式】
[0024]附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；
[0025]為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產品的尺寸；
[0026]對于本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。
[0027]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步的說明。
[0028]實施例1
[0029]如圖1-2所示，一種電力系統(tǒng)故障診斷的方法，首先建立實際信道的故障診斷信息傳遞模型，根據電力系統(tǒng)發(fā)生故障的停電區(qū)域，利用專家系統(tǒng)，經過正向推理得到所有可能故障的設備，然后分別假設可疑設備發(fā)生故障，反向推理出對應的開關和保護的動作狀態(tài)，得到實際通信中所有可能的信源;最后結合保護、開關的拒動概率和設備故障的先驗概率計算出信源的自信息或先驗概率，這樣故障過程中的不確定性就包含在信源中，在實際的SCADA系統(tǒng)中，調度中心看到的征兆信息是由保護和開關的動作狀態(tài)組成的一組數(shù)據序列，這樣根據通信中信道的轉移概率計算信源的條件自信息量，實現(xiàn)了對實際信道中信息不確定性的定量描述，建立基于實際信道的故障診斷信息傳遞模型，調度中心根據該故障診斷信息傳遞模型實施故障排除。
[0030]實際信道的故障診斷過程的具體計算步驟如下:
[0031]①首先根據SCADA所采集到的動作開關記錄，通過拓撲分析得到故障后的所有失電區(qū)域；
[0032]②通過遙測、遙信以及保護類型、動作時間等信息判斷出失電區(qū)域內動作保護的性質，如果是主保護動作，將其保護對象作為可疑故障設備，如果是后備保護動作或者無法判斷保護性質，將其后備范圍內的所有電氣設備作為可疑故障設備，縮小故障區(qū)域;沒有保護信息的失電區(qū)域記錄為故障區(qū)域；
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