基于事件起点的层次化时序Petri网及其电网故障诊断方法

电网发生故障后利用大量告警信息快速准确地识别故障元件是保障可靠供电和电网安全稳定运行的首要任务。为适应电网运行调控需求,提出一种基于事件起点的层次化加权模糊时序Petri网故障诊断方法。在完善母线和线路的层次化加权模糊时序Petri网模型的基础上,以故障发生时刻为事件起点,确立各初始库所的时序属性,并通过逆向和正向时序推理对保护和断路器动作信息进行时序约束检查和置信度修正。IEEE 39节点系统仿真算例和电网实际故障算例表明所提方法能够在保护和断路器误动/拒动、告警信息缺失/错误等复杂状态下识别真实故障元件,提高了故障诊断的准确度和容错性。此外所提方法还可以得到设备故障的时间点约束,有利于进一步分析故障原因和故障事态发展。通过与现有应用时序信息的故障诊断方法相比,所提方法时序推理过程简明清晰,对网络拓扑的变化适应性强,运算速度快,满足在线诊断需求。     

计及保护和断路器告警信息可信度的电网故障诊断优化模型

为提高已有电网故障诊断解析模型的容错性与求解效率,提出了计及保护和断路器动作状态告警信息可信度的电网故障诊断优化模型.首先,基于保护及断路器自检信息对告警信息的可信度进行评估.其次,以保护和断路器的告警信息与期望动作状态差异最小、期望动作状态可信度最大为优化目标,构建故障诊断多目标优化模型.进一步线性化优化模型,基于加...     

基于动态推理链的电网故障诊断方法

研究了结合贝叶斯网络的动态因果推理链故障诊断模型。已有基于推理链的电网故障诊断方法存在推理子链个数较多、构造较复杂、未考虑保护和断路器缺失、错误等不足,针对每个疑似故障元件根据保护逻辑建立原始的动态推理链,对误报、漏报的报警信息进行纠正,形成改进后的动态推理链。对推理链中各保护和断路器动作的可信度进行评估,将各保护和断路器动作信息从二值逻辑的0或1模糊化为0,1之间的可信度值。针对每个疑似故障元件的推理链,建立相应的贝叶斯网络模型,通过贝叶斯反向推理得到元件的故障概率。典型电网的多个故障案例验证了所提方法的有效性。     

计及保护和断路器误动与拒动的电力系统故障诊断解析模型

当电力系统一次设备发生故障时,如果发生保护和/或断路器拒动或误动的情况,则会导致停电区域扩大,进而增加故障诊断的复杂性.现有的电力系统故障诊断解析模型是在保护和断路器正常动作的基础上建立的,没有系统地考虑其误动或拒动的情况.在此背景下,以现有的电力系统故障诊断解析模型为基础,通过系统地计及保护和断路器发生误动与拒动的可能性,发展了故障诊断问题的新的数学模型.该模型不仅能够诊断出故障设备,还可以识别出误动或拒动的保护和/或断路器以及漏报或误报的警报.开发了相应的实用软件系统,并用实际电力系统发生的故障案例进行了仿真测试.     

电力系统故障诊断的机会约束规划模型与方法

以现有的电力系统故障诊断解析模型为基础,引入机会约束规划来处理故障诊断过程中可能出现的保护/断路器拒动或误动、警报漏报或误报等不确定情况,提出了电力系统故障诊断的机会约束规划模型与方法,并采用基于蒙特卡洛仿真的遗传算法进行求解。该模型充分考虑了诊断过程中不确定性因素出现的可能性,能够适当处理保护/断路器拒动或误动、警报漏报或误报等情况,具有较强的容错能力。最后,用实际电力系统发生过的故障案例对所发展的解析模型和方法进行了仿真测试,得到了与实际故障情况一致的结果,且计算速度满足在线应用的要求。     

一种基于DS证据理论的电网故障诊断方法

提出的基于DS证据理论的电网故障诊断方法可解决由不知道所引起的不确定性。确立电网故障诊断的识别框架后,基于贝叶斯方法实现Ds证据的表达,应用Dempster法则得到合成的信度函数,以此判断电网故障元件。基于Matlab编程实现了该算法,分析了单重故障且保护与断路器工作正常,单重故障伴有保护误动与断路器拒动,多重故障伴有保护、断路器误动与拒动三种典型故障情况。算例测试结果表明该方法能够有效地识别故障元件。     

一种基于DS证据理论的电网故障诊断方法

提出的基于DS证据理论的电网故障诊断方法可解决由不知道所引起的不确定性.确立电网故障诊断的识别框架后,基于贝叶斯方法实现DS证据的表达,应用Dempster法则得到合成的信度函数,以此判断电网故障元件.基于Matlab编程实现了该算法,分析了单重故障且保护与断路器工作正常,单重故障伴有保护误动与断路器拒动,多重故障伴有保护、断路器误动与拒动三种典型故障情况.算例测试结果表明该方法能够有效地识别故障元件.     

基于广域录波数据和FCM聚类的电网故障诊断方法

断路器和保护设备存在误动和拒动的可能性,不正确的动作会引入错误的故障信息干扰电网故障诊断。针对上述问题提出了一种基于广域故障录波数据和模糊C均值(FCM)聚类的电网故障诊断方法。对母线、输电线路和变压器这3种电网元件的故障录波数据进行挖掘分析,从中提取能够有效区分故障元件的特征;建立基于模糊C均值聚类的电网故障元件诊断模型。对故障后的元件进行聚类分析,并计算各元件的故障可信度,最终确定故障元件。新英格兰39节点系统的仿真和实际算例表明所提方法能够快速准确定位故障元件且不受故障类型和位置的影响。     

基于拓扑建模的电网故障诊断优化模型

电网发生故障后,故障元件的快速准确识别是进行故障精确定位乃至系统恢复的首要前提。针对现有电网故障诊断优化模型建模过程繁杂,网络适应性差的问题,提出一种基于拓扑建模的电网故障诊断优化模型。从电网拓扑结构出发,形成系统各元件、保护和断路器的拓扑描述,并根据保护系统的配合逻辑及出口方式,对系统的拓扑信息进行深入挖掘,从整体上对各类保护及断路器的期望状态进行建模,在此基础上综合保护系统动作逻辑错误和信息通信错误对目标函数进行改进,实现优化模型的自动高效建模。算例仿真表明,所提拓扑建模方法能够降低错误告警信息的影响,快速判定故障元件,具有较强的容错性。     

电网故障诊断完全解析模型的解集评价与最优解求取

电网故障过程中保护和断路器的动作及其动作告警存在不确定性,致使基于电网保护规则解析的故障诊断模型存在多解问题,如何快速有效地求取最优解是电网故障诊断解析模型实用化的关键。针对此问题,提出一种求取电网故障诊断解析模型最优解的方法,通过解析保护和断路器动作的不确定性和告警信号的不确定性,构建完全解析模型的解集评价指标,将故障诊断问题转换为求取完全解析模型最优解的数学规划问题,然后利用保护和断路器的拒动、误动概率以及告警信号的误报和漏报概率等先验知识,采用随机优化算法求取最优解,并从最优解导出诊断结论。故障诊断算例和实际故障案例的诊断验证了所提出的完全解析模型求解方法的有效性以及相应故障诊断方法的容错性和实用性。     

考虑多类故障假说变量的配电系统故障诊断方法研究

在配电系统故障诊断中,通常只将区段状态作为故障假说变量,在配电节点发生多点信息漏报和误报时则不能准确定位故障,为此,提出一种考虑多类故障假说变量的故障诊断方法。将节点的漏报和误报与区段状态一起作为诊断的故障假说变量,为此导致变量维度过大,于是将故障矛盾假设作为目标函数的约束条件以达到降低变量维度的目的。考虑多类故障假说变量的故障诊断方法不仅能够极大提高配电系统故障定位的准确率和容错能力,还能同步获取FTU(Feeder Terminal Units)节点漏报和误报的警告信息。通过算例分析,验证了所提诊断方法配电系统故障诊断中的优势。     

利用模型诊断降维的电网故障诊断完全解析方法

现有基于解析模型的电网故障诊断方法为了提高诊断的准确性,考虑了保护和断路器的动作及其告警信息存在的不确定性,增加诊断的难度,并且存在多解或误诊的可能。针对此问题,首先提出一种电网故障诊断的改进完全解析模型,根据各类保护和断路器不确定事情发生的概率,赋予保护和断路器不同权值,使模型更加合理。通过模型诊断的方法获取候选诊断,由此得到的故障假说可作为解析模型的已知变量,降低模型中待求变量的维度,同时,为了提高模型求解方法的通用性,通过分析保护和断路器的动作状态与告警信息之间的因果关系,提出一种基于关联规则的模型求解方法。最后,通过含有多重不确定事情的电网故障算例验证所提方法的有效性。     

面向 SCADA 系统的电网故障诊断信息的获取

对在线电网故障诊断系统的信息获取问题进行深入研究,基于目前的 SACDA 信息平台,提出一种故障诊断信息的在线获取方法.该方法采用文中提出的动态事件窗生成技术,先对含有电网故障信息的告警信号进行截获,然后结合故障元件、保护动作和断路器跳闸的关联性,从截获的告警信号中提取电网故障诊断信息.动态事件窗生成技术可有效地克服错误告警信息影响,保证所获取电网故障信息的正确性和完整性.所提方法已经应用于实际电网的故障诊断系统,运行结果表明其是有效且可行的     

电网故障诊断的分阶段解析模型

当存在错误告警信息时,现有的电网故障诊断解析模型需要扩大变量维数以实现诊断,求解难度大且时效性低。对此,提出了一种电网故障诊断的分阶段解析模型。模型前一阶段分析不同预想故障元件对目标函数的影响,在此基础上综合保护动作关联和断路器动作关联两个方面建立元件的故障测度指标,实现可疑元件的快速筛选;后一阶段将保护和断路器的实际状态引入故障假说,建立反映保护系统的动作逻辑错误和信息通信错误的诊断目标函数,并通过离散粒子群算法进行求解,能够得到故障元件以及保护和断路器的实际状态。IEEE 39节点系统的多组算例仿真验证了所提模型的有效性和容错性,表明该方法在存在错误告警信息时仍能快速准确诊断故障元件,并对异常告警信息做出评价,具有较好的应用前景。     

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。     

一种基于潮流指纹识别的电网故障实时诊断方法

开关保护动作的误报、漏报、误动、拒动问题以及电网拓扑的频繁变化导致传统的基于开关保护动作信号对电网进行故障诊断的方法难以实用化。提出一种利用电网各支路潮流的变化量作为表征该故障的潮流指纹,并采用模式识别算法进行电网故障诊断的新方法。设计了基于节点阻抗矩阵的潮流指纹提取方法,并提出了电网故障模式自适应修正算法以及基于遗传算法的(等值)发电机的出力分配因子优化辨识算法,解决了电网拓扑频繁变化对构建故障模式集的影响及故障样本集的样本特征向量的计算精度问题。在此基础上,按照最近近邻判别准则设计了归一化故障判别函数,实现对电网故障的实时准确识别。利用某地区电网实际数据验证了本方法的有效性和实用性。     

一种基于潮流指纹识别的电网故障实时诊断方法

开关保护动作的误报、漏报、误动、拒动问题以及电网拓扑的频繁变化导致传统的基于开关保护动作信号对电网进行故障诊断的方法难以实用化。提出一种利用电网各支路潮流的变化量作为表征该故障的潮流指纹,并采用模式识别算法进行电网故障诊断的新方法。设计了基于节点阻抗矩阵的潮流指纹提取方法,并提出了电网故障模式自适应修正算法以及基于遗传算法的(等值)发电机的出力分配因子优化辨识算法,解决了电网拓扑频繁变化对构建故障模式集的影响及故障样本集的样本特征向量的计算精度问题。在此基础上,按照最近近邻判别准则设计了归一化故障判别函数,实现对电网故障的实时准确识别。利用某地区电网实际数据验证了本方法的有效性和实用性。     

基于自适应加权模糊Petri网的电网故障诊断研究

本文针对电网故障诊断中存在的保护和断路器拒动误动以及故障信息丢失的情况,给出基于加权模糊Petri网(WFPN)的故障诊断方法。考虑到故障诊断模型中权值设定完全依赖于专家经验的问题,设计具有学习能力的加权模糊Petri网,建立电网元件的WFPN故障诊断模型,并利用粒子群算法对权值进行学习实现权值自适应,最后利用故障诊断模型进行故障案例的仿真分析,并与基于加权模糊Petri网的诊断方法相比证明所提出方法具有较好的诊断可信度。     

应用数据融合的电网故障诊断

电网发生故障时,由于保护及断路器的拒动、误动等因素使得诊断结果存在不确定性。首先提出了应用数据融合的电网故障诊断方法;再针对融合故障发生时的开关量和电气量信息,利用模糊Petri网对开关量信息进行分析,利用希尔伯特-黄变换HHT(Hilbert-Huang transform)对电气量进行分析,提取开关量故障度、幅值故障度、频率故障度和能量故障度,并利用D-S证据理论对各种故障表征予以融合,进而得故障诊断结果;最后,通过仿真验证所提方法能充分利用电气量信息,减小单一开关量的不确定性因素的干扰,提高故障诊断的精度。     

计及拓扑结构的时间Petri网故障诊断模型

故障元件的快速准确识别是电力系统故障应急处置的首要环节,是电网在线调控运行的重点工作之一。针对现有基于Petri网的电网故障诊断方法未能充分利用系统拓扑信息以及告警时序信息等问题,提出一种计及拓扑结构的时间Petri网故障诊断模型。首先,从系统的拓扑描述及告警信息的时序推理出发,定义了时间Petri网故障诊断模型,并给出了其图形建模及矩阵描述;其次,从保护逻辑出发,重点分析了断路器失灵保护以及远后备保护推理路径的拓扑映射转换规则,在此基础上给出了时间Petri网模型的推理流程及其矩阵推理算法,无需遍历便能够快速得到各疑似元件的故障置信概率及其时序点约束区间;最后,IEEE 39节点系统算例的仿真结果验证了所提故障诊断方法的有效性、容错性及适应性。