基于高级Petri网的继电保护建模方案研究

为提高继电保护建模的方便性和准确性,提出了基于高级Petri网的继电保护建模方案。针对继电保护建模的特点,构建了带有混杂特性的有色时间Petri网(H_TCPN),并基于H_TCPN建立了继电保护3层模型,该模型引入顺序变迁、空变迁、时延、时限等概念,丰富了对保护系统混杂性和时间参数的描述。开发了一套组态式继电保护建模仿真系统,利用分层和图形化的方式提高了建模的直观性,并给模型配置了完备的接口程序和开放的设置环境,为继电保护的分析研究提供了一个有效的建模工具和仿真手段。以11型装置距离保护部分为例,介绍了采用该方案建模的详细过程,并利用实际故障录波数据对继电保护模型进行回放检验,证明了基于高级Petri网的继电保护建模方案的可行性和有效性。     

继电保护原理性运行失效概率模型

建立了继电保护原理性运行失效的双层概率模型,即基于赋时Petri网的保护逻辑动态层和基于模糊Petri网的概率信息层。该模型不仅能够进行保护逻辑的动态仿真,而且能够根据系统运行方式、保护定值和保护逻辑,定量计算保护系统运行过程中由继电保护原理引起的运行失效概率,对继电保护动作特性与特定故障匹配程度的随机性分析具有参考价值。     

利用混杂系统理论进行电力系统建模的研究

描述了电力系统离散事件与连续动态相互作用的混杂行为，介绍了离散事件系统的模型工具Petri网与混杂系统的模型工具可编程赋时Petri网。提出了利用可编程赋时Petri网来建立混杂电力系统模型的方法。该方法将复杂的电力系统分成离散状态逻辑层和连续动态层来描述，由逻辑层进行协调各连续动态系统的模式切换。同时，文中给出了一个利用可编程赋时Petri网对具有有载调压变压器的简单电力系统的建模实例，并利用多Lyapunov函数方法进行了系统的逻辑切换稳定性分析。仿真结果表明了在有载调压变压器能够调节的范围内，系统的模式切换是稳定的，以此证实这种建模方法的有效性。     

Petri网在电力系统中的应用

介绍了Petri网的基本原理及其在电力系统中的应用。通过收集和整理国内外相关学术期刊和会议论文集中已发表的数十篇有关Petri网在电力系统中应用研究方面的学术论文,按故障诊断、系统恢复、配电系统重构、机组组合、网络拓扑分析、可靠性分析、继电保护建模与混杂电力系统分析等方面分别进行了分类述评。从现有的研究工作情况来看,Petri网在电力系统中的应用涉及面很广,并受到了比较普遍的重视。     

混杂理论在有载调压器建模中的应用

由于电力系统的动态行为表现出混杂系统所共有的特征,使得电力系统负荷侧电压控制研究变得复杂.描述了混杂理论和可编程赋时Petri网(PTPN)的基本思路,然后基于混杂理论,用可编程赋时Petri网的方法对有载调压器分接头的调节进行了混杂建模.最后将所建模型放在一个简单的单机系统中进行仿真,得到母线电压以及离散变量变化的曲线,结果表明建立的模型是合理的,对延迟电压崩溃起到了积极的作用.     

混杂理论在有载调压器建模中的应用

由于电力系统的动态行为表现出混杂系统所共有的特征,使得电力系统负荷侧电压控制研究变得复杂。描述了混杂理论和可编程赋时Petri网(PTPN)的基本思路,然后基于混杂理论,用可编程赋时Petri网的方法对有载调压器分接头的调节进行了混杂建模。最后将所建模型放在一个简单的单机系统中进行仿真,得到母线电压以及离散变量变化的曲线,结果表明建立的模型是合理的,对延迟电压崩溃起到了积极的作用。     

扩展时间Petri网在仿真保护及自动装置动作逻辑中的应用

继电保护和自动装置仿真是实现调度员培训仿真(DTS)系统的重要环节。传统方法存在装 置动作过程描述困难、软件可重用性差、系统开发工作量大的问题。利用Petri网可进行离散事件 动态建模,但其在具体应用中的实现技术是一个难点。文中提出了一种基于扩展时间Petri网 (ETPN)的继电保护装置动作过程建模方法;在实现技术上,着重研究了ETPN的数据结构及主要 算法,给出了采用ETPN模拟保护及自动装置运行的主要过程。算例结果表明,ETPN是一种有 效的仿真装置动作逻辑描述方法,并可提高仿真系统开发效率     

混杂电力系统频率紧急控制的Petri网建模与仿真

分析了混杂电力系统频率紧急控制问题的典型结构和动态方程,然后采用能对连续变量系统和离散事件动态系统建模和分析的有效工具——微分Petri网,建立了混杂电力系统频率紧急控制的Petri网模型,并提出了相应的优化控制策略。在此基础上,对紧急状态下混杂电力系统的频率调控过程进行了仿真计算,其结果表明文中所提出的模型与控制方案是有效的。     

广域后备保护与传统后备保护配合逻辑建模分析研究

针对广域后备保护与传统后备保护之间的配合逻辑建模的研究,提出基于Petri网的继电保护建模方案。首先,给出两者之间配合逻辑关系;在此基础上,根据其配合关系建立相应的PN模型并对其模型采用PN矩阵分析法进行分析;最后,在Petri Net Editor软件环境下来仿真所建立的PN模型。得出所建立的模型可以清楚地表达广域后备保护与传统后备保护之间的配合逻辑。     

微机保护动作逻辑建模与动态分析

针对目前保护逻辑图绘制软件只有显示作用而没有微机保护所需的逻辑动作透明化分析功能的不足,在混杂系统概念的基础上,建立了新的基于可编程赋时Petri网（PTPN）的继电保护动作逻辑准混杂模型。扩展了基于赋时Petri网和矢量图元的保护逻辑元件库及逻辑分析模块,开发了图形化保护逻辑分析平台,可应用于保护动作过程回放和保护逻辑程序的调试,满足动态显示和保护逻辑分析等要求。以距离保护中振荡闭锁开放判据为例,验证了该模型的正确性和可靠性。     

基于分层模糊Petri网的电网故障综合诊断方法

为降低Petri网的规模,提高诊断的准确性和适应性,研究了一种用于电网故障综合诊断的分层、多子网模糊Petri网模型。考虑了主保护、近后备保护及远后备保护的不同作用,对各保护子网中变迁到终止库所的输出弧赋予不同的权值,修正了变迁的输出概率高斯求取函数。提出先建元件的各保护子网与线路单侧诊断子网、再建综合诊断子网的分层建模方法。该方法可根据电网拓扑变化对模型进行一定的自适应调整。给出了基于矩阵运算的推理过程。针对一个典型电网做了多组案例测试,实验结果验证了该模糊Petri网的有效性,在信息不完备情况下仍能给出正确的诊断结果。     

基于ADPSS的特高压直流输电控制保护系统开放式建模

目前特高压直流输电控制保护系统的仿真模型主要是基于典型的控制保护结构进行构建,难以准确地模拟实际特高压直流输电特性,且商业仿真软件大多提供封装式模块,难以根据实际情况进行修改和自定义建模。因此有必要搭建开放式特高压直流输电控制保护模型,以便准确地模拟实际特高压直流输电工程的控制保护特性。ADPSS可实现交直流机电暂态与电磁暂态混合仿真,在解决交直流混联电网建模问题上具备独有的优越性。在ADPSS平台上搭建了基于实际特高压直流输电工程的开放式控制保护系统,包括完整的换流器控制系统、换相失败预测控制与换相失败保护等。通过对比实际工程实验和所搭建的仿真模型在控制指令阶跃响应仿真与逆变侧交流系统故障仿真下的结果,验证了基于ADPSS的控制保护系统模型的准确性和有效性。     

基于混合模糊Petri网的电力系统故障暂态识别方法

提出一种基于混合模糊Petri网(hybrid fuzzy Petrinets,HFPN)的电力系统故障暂态信号识别新方法。该方法将小波变换特征提取、模糊逻辑和模糊Petri网相结合构成混合模糊Petri网,有效解决了单一的模糊Petri网无法识别故障暂态信号的缺陷,也改善了原有识别方法推理过程不容易被人理解的不足。对故障发生后1/4个周期内的三相电流和零序电流,应用小波变换提取小波能量,再经过模糊推理系统得到模糊值作为特征量,最后应用模糊Petri网进行识别。大量PSCAD/EMTDC仿真试验结果表明:该故障识别方法能快速准确地识别各类故障暂态信号,识别速度快,并且以概率的形式给出发生各种故障的可能性;基于HFPN的图形化表示方法清晰直观,不受故障时刻、过渡电阻、故障位置等因素的影响,对噪声信号和不同线路都具有较好的适应性。     

大规模交直流电网电磁暂态数模混合仿真平台构建及验证：(二)直流输电工程数模混合仿真建模及验证

特高压电网的快速发展对直流输电工程动态特性的仿真提出了更高需求。文中提出了接入多直流控制保护的大规模交直流电网数模混合仿真平台建设技术方案,并从直流输电工程控制保护装置简化原则、数模混合仿真接口技术、直流输电系统一次建模要求等方面提出了适用于接入大规模仿真电网的直流输电工程数模混合仿真建模方法。选择宾金特高压直流工程现场调试的典型故障,将直流输电工程数模混合仿真结果与现场波形进行了详细对比,对比结果表明直流输电数模混合仿真模型的动态响应特性与实际工程的动作特性高度吻合,能够真实再现实际系统情况,可以较为准确地仿真交直流相互影响的现象,为交直流电网安全稳定运行提供强有力的技术支撑,同时可以作为其他数字仿真模型的校准工具。     

一种基于高级Petri网的微电网故障诊断方法

微电网拓扑结构灵活,运行方式多样,是一个相对自治系统。针对微电网拓扑结构多变导致故障诊断建模困难问题,提出基于微电网线路故障保护信息的分层Petri网分析模型。该模型以分层保护集形式处理微电网保护信息。当微电网拓扑结构改变时,只需更新相应的保护集信息,不需要重新建模,对微电网的灵活多变有较强的适应性。该模型还可以有效判别保护和断路器的拒动、误动和处理含有时序关系的保护信息。为增强诊断系统的容错性和可靠性,采用智能加权模糊Petri网理论自适应调整权值。仿真算例验证了方法的有效性。     

计及时间约束的改进模糊Petri网故障诊断模型

为充分利用故障事件记录的时间约束特性,进一步提高故障诊断的准确性与快速性,建立了一种计及时间约束的改进模糊Petri网故障诊断模型。首先,分析故障事件记录的一元、二元时间约束关系,研究不确定及缺失的报警信息对故障诊断的影响,利用虚拟有向弧及Petri网产生式规则,建立改进模糊Petri网模型;之后,通过正、反向时序推理分析,获得所有报警信息应该满足的时间区间,依据所建立的状态真值矩阵有效甄别出时序不一致的报警信息;在上述基础上,制定电网故障诊断的具体流程,提出继电保护装置动作行为辨识规则;最后,通过局部电力系统的多组算例仿真和实际系统故障案例测试,证明了所建模型能有效地诊断出电网故障,并具有较高的容错性。     

基于加权模糊时序Petri网络的电网故障诊断模型

提出了一种基于加权模糊时序Petri网络(FTPN)的电网故障智能诊断模型,该模型主要包括停电区域识别、可能故障元件加权FTPN建模、故障元件集求解、保护/断路器动作情况判定4个部分。介绍了故障差错告警差错信息的分类以及故障告警信息时序特性,研究了断路器动作信息及网络拓扑关系,结合广度优先搜索,得到了停电区域识别方法。最后,以新英格兰10机39节点系统为例,建立了母线和线路加权FTPN故障诊断数学模型,并给出该系统的总体结构,结果表明该模型能够快速故障定位,准确提供保护和断路器动作评价信息。