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。     

计及时序信息检查的分层模糊Petri网电网故障诊断模型

研究一种计及时序信息检查的电网故障诊断分层模糊Petri网模型。为了简化诊断模型,构造线路与母线的分层模糊Petri网。深入分析了电网故障诊断中故障、各保护与断路器之间的一元与二元时序约束关系,提出了一种对线路两端保护与断路器动作的时序约束交叉检查方法,对不满足时序约束的保护与断路器动作的概率进行修正。对该分层模糊Petri网进行逆向推理找到故障元件,通过正向时序推理发现误动与拒动的保护与断路器。典型电网的多组案例测试结果验证了该分层模糊Petri网诊断模型的有效性。     

基于多源信息的延时约束加权模糊Petri网故障诊断模型

提出一种基于电气量判据、保护判据和断路器判据,并能够计及这3类判据时序属性的多源信息延时约束加权模糊Petri网故障诊断模型。首先,分析故障前后的电力网络拓扑以确定可疑故障元件。之后,采用反向推理寻径法识别故障元件动作可能路径,并在此基础上构造加权模糊Petri网故障诊断模型来确定故障元件;该模型能够计及故障电气量及其时序属性、元件故障和保护动作之间、保护动作和断路器跳闸之间的延时约束以及保护和断路器动作不确定性,且诊断推理全程采用矩阵运算来实现。在上述基础上,采用逆向推理判断警报信息的完整性和正确性,识别出误动或拒动的保护与断路器。最后,用IEEE 39节点系统和贵州兴仁变电站实际故障案例对所构建的故障诊断模型的正确性和求解方法的有效性作了验证。     

基于时序贝叶斯知识库的电网故障诊断软件原型系统设计

为了在故障后辅助调度员准确定位故障元件,揭示故障发展过程,文中利用时序信息设计了一种基于时序贝叶斯知识库(TBKB)电网故障诊断方法的原型系统。该诊断方法利用元件故障与保护动作、保护动作与相应断路器跳闸等之间的因果关系与时序关系,建立电网故障诊断模型,通过时序约束一致性检查方法,检查保护、断路器动作的时序。针对信息缺失情况进行状态假设,形成假设状态组合。通过贝叶斯推理,判断故障元件、误动与拒动的保护与断路器。根据此原理设计的原型系统,包括数据获取、TBKB模型建立、故障诊断推理、分层因果图显示等模块,给出了TBKB诊断模型自动生成、诊断算法实现、分层因果图的构造与显示等关键技术的实现。该原型系统为电网故障诊断的工程应用提供了参考。     

一种应用于500 kV 3/2接线系统的层次性变迁WFPN故障诊断方法

3/2接线方式可靠性高、检修方便,在500 kV输电系统中获得了广泛的应用。在传统Petri网的基础上,结合故障的层次性与方向性原理、高斯分布系数与500 kV 3/2接线系统保护配置,设计了一种针对3/2接线系统的新型层次性变迁WFPN故障诊断模型。同时考虑到死区故障的存在,防止因死区故障而造成的误判,设计了一种新的拓扑结构。在确定故障元件后,基于模型又设计了一种反向搜索方式,能自动给出元件相关保护与断路器是否故障的简单报告。该故障诊断方法原理简单,可拓展性高,当故障发生时能快速自动得出故障报告,具有比较高的容错性。对调度端的故障判别与自愈性电网发展具有一定帮助。     

运用时序贝叶斯知识库的电网故障诊断方法

电网故障时有大量报警产生,充分利用报警信号及其时序信息,处理好保护与断路器误动、拒动、信息缺失等不确定性情况,对于电网故障诊断显得非常重要。时序贝叶斯知识库(temporal Bayesian knowledge bases,TBKB)能够清晰表达多个事件之间的时序约束关系,并具备贝叶斯网络的推理能力。建立了基于TBKB的电网故障诊断模型,提出了元件故障与保护动作、保护动作与相应断路器跳闸等之间的时序因果关系(TCR)表达、时序约束一致性检查方法。根据电网结构,可先在线搜索出疑似元件,再对它们自动构造TBKB模型。针对信息缺失节点的状态进行假设,形成假设状态组合。针对这些状态组合,通过贝叶斯反向、正向推理,可判断故障元件,误动与拒动的保护与断路器。多个算例验证了该方法的有效性。     

基于故障录波时序信息的电网故障诊断

为克服基于开关量的传统故障诊断方法的不足,提出了一种基于故障录波时序信息的高压输电线路故障诊断方法。采用动作时区划分的方法并在边界处引入模糊化,用模糊Petri网针对输电线的运行状态构建了故障诊断模型,结合小波技术提取录波信息中的故障特征量以得到Petri网的点火序列,经过矩阵运算得到故障诊断结果并可以对保护、断路器动作行为进行评价,最后形成故障简报上传主站。通过上海220 kV子网故障诊断仿真,验证了该方法的有效性。     

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。     

时间约束的改进分层模糊Petri网的配电网故障诊断方法

配电网发生故障后,迅速利用大量的告警信息判别出故障元件,能为调度中心的工作人员提供重要的决策支持。针对现有Petri网的故障诊断方法未应用在配电网中的问题,提出了一种时间约束的改进分层模糊Petri网的配电网故障诊断方法。对配电网中的可疑故障元件建立改进的分层模糊Petri网模型,能够适应网络拓扑结构的变换,利用获得的报警信息通过反向和正向时序推理对保护和断路器进行时序检查,对不满足时间约束的库所进行置信度修正。给出了改进分层模糊Petri网模型的推理流程及矩阵推理算法,在矩阵推理过程中引入高斯函数修正概率,使概率始终保持在0～1,最终得到故障元件的置信概率及其时间点约束。通过对配电网系统算例的比较、分析,验证了所提方法的正确性和合理性,能够有效地诊断出配电网的故障元件。     

一种3 2接线死区故障隔离与误切元件快速恢复方法

在现有3/2接线方式下,由于保护和互感器的配置并未完全交叉,导致死区的存在。在发生死区故障时,一般由死区故障所在间隔保护以及断路器失灵保护动作相互配合以实现故障的彻底隔离。这种做法会使得断路器的切除范围扩大,甚至会导致正常母线不必要的停运,严重影响系统的安全稳定运行。针对上述问题,分析了在不同保护CT配置方式下的死区故障的特点,提出了一种死区故障隔离与误切元件快速恢复的方法。该方法通过引入断路器的开合状态信息来有效地辨别死区故障和断路器失灵情况,同时利用断路器的重合闸功能,快速恢复切除死区故障时的误切断路器,从而显著提高系统的安全稳定运行水平。     

过渡电阻对故障暂态分量的影响分析

线路故障后产生大量的暂态分量,会影响常规保护的动作性能。利用分布参数等值超高压长距离输电线路,重点分析了过渡电阻对暂态高频分量的影响,分别讨论了相间短路和接地故障时,暂态高频分量与过渡电阻之间的关系。理论分析表明：故障暂态高频分量在频域上表现为一系列固有频率的形式,固有频率受过渡电阻的影响,固有频率的衰减系数与过渡电阻成反比,接地故障时,暂态高频分量中频率最低者与过渡电阻无关,只与电源侧反射系数和线路长度有关。利用PSCAD进行了仿真验证,仿真结果与理论分析相符。     

Distribution systems fault analysis considering fault resistance estimation

Fault resistance is a critical component of electric power systems operation due to its stochastic nature. If not considered, this parameter may interfere in fault analysis studies. This paper presents an iterative fault analysis algorithm for unbalanced three-phase distribution systems that considers a fault resistance estimate. The proposed algorithm is composed by two sub-routines, namely the fault resistance and the bus impedance. The fault resistance sub-routine, based on local fault records, estimates the fault resistance. The bus impedance sub-routine, based on the previously estimated fault resistance, estimates the system voltages and currents. Numeric simulations on the IEEE 37-bus distribution system demonstrate the algorithm’s robustness and potential for offline applications, providing additional fault information to Distribution Operation Centers and enhancing the system restoration process.     

过渡电阻对故障暂态分量的影响分析

线路故障后产生大量的暂态分量,会影响常规保护的动作性能.利用分布参数等值超高压长距离输电线路,重点分析了过渡电阻对暂态高频分量的影响,分别讨论了相间短路和接地故障时,暂态高频分量与过渡电阻之间的关系.理论分析表明:故障暂态高频分量在频域上表现为一系列固有频率的形式,固有频率受过渡电阻的影响,固有频率的衰减系数与过渡电阻成反比,接地故障时,暂态高频分量中频率最低者与过渡电阻无关,只与电源侧反射系数和线路长度有关.利用PSCAD进行了仿真验证,仿真结果与理论分析相符.     

Transmission line fault location using digital fault recorders

A technique for the location of transmission line faults using voltage and current measurements from one end of the faulted line is presented. The method differs from past approaches in that a time domain rather than a frequency domain representation of voltage and current is used. A phase network model is used, permitting explicit treatment of self and mutual impedance effects for either a single three-phase circuit or two parallel three-phase circuits. The algorithm will be used as one of the analysis functions for a digital fault recorder. Test results are presented to illustrate the performance of the algorithm under various system conditions and configurations. Results compare favorably with those obtained using previously reported fault location methods. Estimated fault locations are within 3 to 4% of the actual fault location. Most cases show errors within 2% of the actual fault location     

FBMMC直流故障穿越机理及故障清除策略

针对模块化多电平换流器型直流输电(MMC-HVDC)直流故障的快速清除,对全桥型模块化多电平换流器(FBMMC)直流故障机理及故障清除控制策略进行了研究。研究了全桥子模块的导通模式与运行特性;分析了闭锁前后直流侧双极短路故障机理、故障电流阻断原理和故障清除控制策略。在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型,对全桥子模块的运行特性、直流故障机理、故障清除及快速恢复策略进行了仿真分析,结果验证了所提策略在直流故障穿越方面的有效性。     

基于故障树及LabVIEW的雷达设备故障诊断

随着工业技术的飞速发展,雷达设备作为集电子、电磁、机械为一体的综合系统,结构日益庞大复杂、加之雷达均工作在高山、海岛等高温、高湿、高盐的环境中,雷达故障率高,故障检测和定位难度大.针对雷达设备故障诊断中的难题,提出了基于故障树分析法的雷达故障诊断系统,应用故障树技术构建故障诊断专家系统知识库,采用按权值大小搜索节点的控制策略设计推理机,并结合虚拟仪器技术在LabVIEW软件平台中设计实现故障诊断专家系统.该系统已装备应用于部队,故障诊断实效良好.     

新型容错逆变器的混杂系统建模与故障诊断

考虑到传统开关函数模型只对逆变电路的控制变迁进行分析而无法描述电路的条件变迁,容易丢失电路在条件变迁过程中所表现出的故障信息,从而影响故障诊断的实时性和准确性。电力电子电路是典型的混杂系统,文章建立了一种新型容错逆变器的混杂系统模型,在此基础上提出了故障事件辨识向量的概念,并将其应用于逆变器故障的分析,仅通过故障事件辨识向量对逆变电路变迁过程中的故障事件进行辨识来完成故障诊断,对于电路变迁过程中的正常事件辨识不予考虑,减少了控制系统的数据处理量,提高了故障诊断的实时性和可靠性,实验验证了所提方法的可行性和有效性。     

利用故障线路暂态波形的新型故障测距方法

分析了故障暂态电流行波的基本理论,在此基础上提出了一种新的单端行波故障测距原理,即利用故障线路暂态行波的现代行波故障测距原理,并将其划分为2种运行模式,标准模式下的原理是利用在线路测量端感受到的由本端分闸初始行波浪涌形成的第1个正向行波浪涌与其在故障点反射波之间的时延计算测量点到故障点之间的距离,而扩展模式下是利用在线路测量端感受到的由对端分闸初始行波浪涌透过故障点到达本端时产生的第1个正向行波浪涌与其在故障点反射波之间的时延计算测量点到故障点之间的距离,理论分析和实测波形分析均表明该原理是可行的,并可以同时适用于永久性故障和瞬时性故障,而且不受电压过零故障的影响,在标准模式下还不受线路对端母线反射波的影响,从而克服了现有单端行波故障测距原理所存在的不足.     

Transmission line fault location for single-phase-to-earth fault onnon-direct-ground neutral system

A new method for locating single-phase-to-earth faults on the transmission line of nondirect ground neutral power systems is presented. The method employs the faulted phase network and zero-sequence network as the fault location models. It effectively eliminates the effect of load and fault resistance on the accuracy of fault location. The technique embodies an accurate location by measuring only one local end data. The method is used in a procedure that provides the automatic determination of faulted line and phase, rather than requires engineer to specify them. Simulation results have shown the effectiveness of the algorithm under the condition of earth fault     

基于故障模型的广域故障定位新方法

提出一种利用广域测量信息进行故障定位的新方法.该方法在系统正常运行时,形成网络关联系数矩阵.故障发生后,对每条支路计算定位函数在每个步长点的值,并据此确定故障位置.该方法在故障定位过程中,无需修改网络矩阵,能同时确定故障线路和故障位置,计算量小,易于实现;不受过渡电阻和故障类型的影响,可靠性高.算例结果验证了该方法的有效性和可行性.