基于數(shù)據(jù)網(wǎng)格的配電網(wǎng)故障診斷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型配電網(wǎng)故障診斷架構(gòu)，尤其涉及一種基于數(shù)據(jù)網(wǎng)格的配電網(wǎng)故障診斷系統(tǒng)，其采用數(shù)據(jù)網(wǎng)格技術(shù)在設(shè)備層對信息進(jìn)行提取及預(yù)處理，為故障診斷程序提供一致的數(shù)據(jù)視圖，不僅解決了故障診斷系統(tǒng)的通信問題，而且避免了數(shù)據(jù)在調(diào)度端的過度積壓。提供了一種分布式故障診斷系統(tǒng)以適于網(wǎng)格環(huán)境。分布式系統(tǒng)能夠為日趨復(fù)雜的故障診斷算法提供高性能的分布式計算策略，分布式系統(tǒng)所擁有的高性能計算能力極大的提升了復(fù)雜診斷程序的運行速度，使時間耗費以及診斷結(jié)果達(dá)到最優(yōu)。MAS系統(tǒng)能夠根據(jù)故障特點以及用戶需求選取最適合的Agent進(jìn)行故障診斷，使診斷程序在時間耗費以及診斷結(jié)果上達(dá)到的最優(yōu)。
【專利說明】基于數(shù)據(jù)網(wǎng)格的配電網(wǎng)故障診斷系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型配電網(wǎng)故障診斷架構(gòu)，尤其涉及一種基于數(shù)據(jù)網(wǎng)格的配電網(wǎng)故障診斷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]作為智能電網(wǎng)可“自愈性”能夠?qū)崿F(xiàn)的前提，電力系統(tǒng)故障診斷方法一直是國內(nèi)外研究的重點課題。目前發(fā)展比較成熟的診斷方法，例如專家系統(tǒng)、優(yōu)化方法、Petri網(wǎng)等，在告警信息完全正確的環(huán)境下，均能夠比較準(zhǔn)確的診斷出故障元件，包括在有保護(hù)及開關(guān)誤動、拒動的情況。然而就提高整個故障診斷系統(tǒng)的速度和準(zhǔn)確性而言，尚存以下幾個問題有待解決:
[0003]第一，通信問題。智能診斷算法所依賴的數(shù)據(jù)完全在線獲取，在出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、畸變等情況下，準(zhǔn)確定位故障元件需要對所有異常情況進(jìn)行概率分析，導(dǎo)致程序具有較高的復(fù)雜度。在目前的工程應(yīng)用當(dāng)中，信號丟失及上傳錯誤的情況經(jīng)常發(fā)生，其主要原因在于當(dāng)前的故障信息系統(tǒng)在故障的第一時間將保護(hù)動作信息、斷路器動作信息、開關(guān)信息、負(fù)荷控制系統(tǒng)信息、電表信息等上傳至配電調(diào)度端，而故障往往涉及的開關(guān)、負(fù)荷控制系統(tǒng)、電表等元件很多，且故障信號幾乎同時發(fā)送，所以故障時刻調(diào)度端的故障數(shù)據(jù)服務(wù)器會處于高負(fù)荷狀態(tài)，難免出現(xiàn)錯誤應(yīng)答的現(xiàn)象。
[0004]第二，實時性問題。故障診斷系統(tǒng)主要依賴保護(hù)動作信息、斷路器跳閘信息、開關(guān)信息、負(fù)荷控制系統(tǒng)信息、電表信息。保護(hù)動作信號由保護(hù)柜采集，斷路器、開關(guān)跳閘信號要從配電自動化系統(tǒng)獲取，負(fù)荷控制系統(tǒng)信息要從負(fù)荷控制中心服務(wù)器獲取，電表信息要從用電信息采集系統(tǒng)獲取，并都通過故障信息系統(tǒng)上傳至配電調(diào)度中心；鏈路通信以及服務(wù)器訪問是兩個不可避免的環(huán)節(jié)，這其中的代價是以秒級來計算的。另外，調(diào)度端故障診斷服務(wù)器上集中了拓?fù)浞治觥⒅悄茉\斷算法等復(fù)雜模塊，推理過程往往涉及大量的數(shù)據(jù)庫和知識庫，因而診斷服務(wù)器在分析復(fù)雜故障時往往處于高負(fù)荷狀態(tài)，在診斷速度上難以滿足工程需求。
[0005]第三，診斷方法的擇優(yōu)問題。目前故障診斷算法發(fā)展的各個分支領(lǐng)域，均有各自的特點及優(yōu)勢，例如Petri網(wǎng)的診斷速度較快，但容錯性稍差，而專家系統(tǒng)的優(yōu)勢在于容錯性好，但對硬件要求較高。另一方面，配電網(wǎng)故障的形式也呈現(xiàn)多樣化。如何根據(jù)電網(wǎng)故障的特點動態(tài)選擇最優(yōu)的方法進(jìn)行故障診斷，從而使診斷速度和結(jié)果達(dá)到最佳，目前尚無很好的分析方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種能夠提供及時可靠的數(shù)據(jù)采集功能、極大的提高診斷程序的運行速度的基于數(shù)據(jù)網(wǎng)格的配電網(wǎng)故障診斷系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下途徑來實現(xiàn)的:
[0008]基于數(shù)據(jù)網(wǎng)格的配電網(wǎng)故障診斷系統(tǒng)，其要點在于，包括如下組成:[0009]提供適用于故障數(shù)據(jù)收集的網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)，具體包括:
[0010](I)網(wǎng)絡(luò)層:提供整體框架運行所需的Internet和Intranet基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，包括各種網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備以及物理連接；
[0011](2)資源層:能夠?qū)⑺惺占降呐c故障診斷相關(guān)的數(shù)據(jù)封裝為Grid Services以便被上一層所訪問；
[0012](3)構(gòu)造層:基于P2P技術(shù)，能夠屏蔽掉底層各類數(shù)據(jù)格式之間的訪問差異，作為各種操作系統(tǒng)之間的對象傳輸工具。
[0013](4)知識層:包括元數(shù)據(jù)倉庫、拓?fù)渲R庫、保護(hù)知識庫和路由信息庫，其中，元數(shù)據(jù)倉庫為系統(tǒng)提供全局資源的信息索引服務(wù)；拓?fù)渲R庫和保護(hù)知識庫存放故障診斷需要的所有外圍數(shù)據(jù)，兩者構(gòu)成了領(lǐng)域知識本體庫；該層的數(shù)據(jù)庫/知識庫構(gòu)成一個分布式數(shù)據(jù)系統(tǒng)，為上層模塊提供透明、快速的數(shù)據(jù)獲取功能；
[0014](5)服務(wù)層；按照服務(wù)內(nèi)容分為查詢處理、資源發(fā)現(xiàn)、副本管理、執(zhí)行調(diào)度和服務(wù)質(zhì)量監(jiān)控；
[0015](6)用戶層；為調(diào)度人員提供良好的界面視圖，并為數(shù)據(jù)應(yīng)用程序提供節(jié)點入口管理；
[0016]提供基于XML的復(fù)雜數(shù)據(jù)表示機(jī)制及其處理:對兩類復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢處理，即來自拓?fù)渲R庫的拓?fù)鋽?shù)據(jù)和來自保護(hù)知識庫的保護(hù)信息:
[0017](I)將拓?fù)鋽?shù)據(jù)Topology包映射為兩個新類:Vertex類和adjNode類；其中Vertex類代表所有電氣元件的集合,而adjNode類表示與某一電氣元件v (v e Vertex)發(fā)生關(guān)聯(lián)的元件集合；通過對Vertex以及adjNode的鏈?zhǔn)剿阉?得到以XML形式表示的全網(wǎng)的拓?fù)鋽?shù)據(jù)；
[0018](2)對于保護(hù)信息，使用語義網(wǎng)絡(luò)表示法首先對保護(hù)及保護(hù)屏進(jìn)行知識描述，然后通過XML語言將異構(gòu)數(shù)據(jù)映射為統(tǒng)一模式；
[0019](3)映射為XML時，基于以下三點:a、語義網(wǎng)絡(luò)中的非末端節(jié)點映射為XML中的復(fù)雜元素，其中保護(hù)屏對應(yīng)于根元素；b、語義網(wǎng)絡(luò)中的末端節(jié)點對應(yīng)于XML中的簡單數(shù)據(jù)類型、對于非末端節(jié)點中的“與”節(jié)點，其前驅(qū)節(jié)點可直接作為其后繼節(jié)點的子元素；通過對各類保護(hù)的概念抽象，實現(xiàn)保護(hù)語義與XML文檔之間的映射；
[0020]提供分布式故障診斷流程:
[0021](I)構(gòu)建故障診斷框架:配電網(wǎng)的分布式診斷框架由通信、拓?fù)涮幚?、綜合處理、夕卜部數(shù)據(jù)獲取四個子系統(tǒng)組成，底層通過數(shù)據(jù)網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)相連接，相互之間可以通過電力系統(tǒng)專用網(wǎng)進(jìn)行通。
[0022](2)診斷流程為:故障發(fā)生后，通信子系統(tǒng)首先通過數(shù)據(jù)網(wǎng)格門戶從故障數(shù)據(jù)緩存區(qū)接口提取斷路器跳閘信號，開關(guān)斷開信號和保護(hù)動作信號并分別提供給拓?fù)涮幚碜酉到y(tǒng)和綜合處理子系統(tǒng)；拓?fù)涮幚碜酉到y(tǒng)由跳閘斷路器信息和開關(guān)斷開信號觸發(fā)，通過訪問拓?fù)渲R庫得到初步的停電區(qū)域；綜合處理子系統(tǒng)是整個分布式系統(tǒng)的主程序，可以根據(jù)從其他系統(tǒng)提取的保護(hù)信息、主停電區(qū)域、跳閘斷路器位置信息以及輔助停電區(qū)域在眾多的診斷算法中選取最優(yōu)的一個進(jìn)行故障診斷；外部數(shù)據(jù)獲取子系統(tǒng)負(fù)責(zé)將負(fù)荷控制系統(tǒng)信息和電表信息等外部數(shù)據(jù)進(jìn)行輔助故障診斷；
[0023]提供基于評估機(jī)制的MAS診斷數(shù)學(xué)模型:以多Agent系統(tǒng)(mult1-agent system,MAS)作為故障診斷程序的核心，根據(jù)故障特點選取最優(yōu)、最合適的Agent進(jìn)行故障診斷，具體的運行在任務(wù)分配Agent上的評估模型定義如下:
[0024]定義:在MAS中由m個診斷Agent組成集合A= {Al, A2,…，Am},對于Ai (Ai e A),其評估模型由以下4部分組成:
[0025]①Ai具有資源競爭屬性集合R= {Rl, R2,…，Rn}；
[0026]②每一個資源Rj (Rj e R)具有價值比率
【權(quán)利要求】
1.基于數(shù)據(jù)網(wǎng)格的配電網(wǎng)故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，包括如下組成: 提供適用于故障數(shù)據(jù)收集的網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)，具體包括: (1)網(wǎng)絡(luò)層:提供整體框架運行所需的Internet和Intranet基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，包括各種網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備以及物理連接； (2)資源層:能夠?qū)⑺惺占降呐c故障診斷相關(guān)的數(shù)據(jù)封裝為GridServices以便被上一層所訪問； (3)構(gòu)造層:基于P2P技術(shù)，能夠屏蔽掉底層各類數(shù)據(jù)格式之間的訪問差異，作為各種操作系統(tǒng)之間的對象傳輸工具。 (4)知識層:包括元數(shù)據(jù)倉庫、拓?fù)渲R庫、保護(hù)知識庫和路由信息庫，其中，元數(shù)據(jù)倉庫為系統(tǒng)提供全局資源的信息索引服務(wù)；拓?fù)渲R庫和保護(hù)知識庫存放故障診斷需要的所有外圍數(shù)據(jù)，兩者構(gòu)成了領(lǐng)域知識本體庫；該層的數(shù)據(jù)庫/知識庫構(gòu)成一個分布式數(shù)據(jù)系統(tǒng)，為上層模塊提供透明、快速的數(shù)據(jù)獲取功能； (5)服務(wù)層；按照服務(wù)內(nèi)容分為查詢處理、資源發(fā)現(xiàn)、副本管理、執(zhí)行調(diào)度和服務(wù)質(zhì)量監(jiān)控； (6)用戶層；為調(diào)度人員提供良好的界面視圖，并為數(shù)據(jù)應(yīng)用程序提供節(jié)點入口管理； 提供基于XML的復(fù)雜數(shù)據(jù)表示機(jī)制及其處理:對兩類復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢處理，即來自拓?fù)渲R庫的拓?fù)鋽?shù)據(jù)和來自.保護(hù)知識庫的保護(hù)信息: (1)將拓?fù)鋽?shù)據(jù)Topology包映射為兩個新類:Vertex類和adjNode類；其中Vertex類代表所有電氣元件的集合，而adjNode類表示與某一電氣元件v (v e Vertex)發(fā)生關(guān)聯(lián)的元件集合；通過對Vertex以及adjNode的鏈?zhǔn)剿阉?得到以XML形式表示的全網(wǎng)的拓?fù)鋽?shù)據(jù)； (2)對于保護(hù)信息，使用語義網(wǎng)絡(luò)表示法首先對保護(hù)及保護(hù)屏進(jìn)行知識描述，然后通過XML語言將異構(gòu)數(shù)據(jù)映射為統(tǒng)一模式； (3)映射為XML時，基于以下三點:a、語義網(wǎng)絡(luò)中的非末端節(jié)點映射為XML中的復(fù)雜元素，其中保護(hù)屏對應(yīng)于根元素山、語義網(wǎng)絡(luò)中的末端節(jié)點對應(yīng)于XML中的簡單數(shù)據(jù)類型；c、對于非末端節(jié)點中的“與”節(jié)點，其前驅(qū)節(jié)點可直接作為其后繼節(jié)點的子元素；通過對各類保護(hù)的概念抽象，實現(xiàn)保護(hù)語義與XML文檔之間的映射； 提供分布式故障診斷流程: (1)構(gòu)建故障診斷框架:配電網(wǎng)的分布式診斷框架由通信、拓?fù)涮幚?、綜合處理、外部數(shù)據(jù)獲取四個子系統(tǒng)組成，底層通過數(shù)據(jù)網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)相連接，相互之間可以通過電力系統(tǒng)專用網(wǎng)進(jìn)行通。 (2)診斷流程為:故障發(fā)生后，通信子系統(tǒng)首先通過數(shù)據(jù)網(wǎng)格門戶從故障數(shù)據(jù)緩存區(qū)接口提取斷路器跳閘信號，開關(guān)斷開信號和保護(hù)動作信號并分別提供給拓?fù)涮幚碜酉到y(tǒng)和綜合處理子系統(tǒng)；拓?fù)涮幚碜酉到y(tǒng)由跳閘斷路器信息和開關(guān)斷開信號觸發(fā)，通過訪問拓?fù)渲R庫得到初步的停電區(qū)域；綜合處理子系統(tǒng)是整個分布式系統(tǒng)的主程序，可以根據(jù)從其他系統(tǒng)提取的保護(hù)信息、主停電區(qū)域、跳閘斷路器位置信息以及輔助停電區(qū)域在眾多的診斷算法中選取最優(yōu)的一個進(jìn)行故障診斷；外部數(shù)據(jù)獲取子系統(tǒng)負(fù)責(zé)將負(fù)荷控制系統(tǒng)信息和電表信息等外部數(shù)據(jù)進(jìn)行輔助故障診斷； 提供基于評估機(jī)制的MAS診斷數(shù)學(xué)模型:以多Agent系統(tǒng)(mult1-agent system,MAS)作為故障診斷程序的核心，根據(jù)故障特點選取最優(yōu)、最合適的Agent進(jìn)行故障診斷，具體的運行在任務(wù)分配Agent上的評估模型定義如下: 定義:在MAS中由m個診斷Agent組成集合A= {Al, A2,..., Am},對于Ai (Ai e A),其評估模型由以下4部分組成: ①Ai具有資源競爭屬性集合
【文檔編號】G01R31/08GK103439629SQ201310337256
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月5日
【發(fā)明者】李天友, 王慶華, 李偉新, 陳彬, 張功林, 陳青, 高湛軍 申請人:國家電網(wǎng)公司, 福建省電力有限公司, 福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 福建省電力有限公司廈門電業(yè)局, 山東大學(xué)