專利名稱：一種結(jié)合拓?fù)渑c繼電保護(hù)邏輯的智能變電站故障診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變電站故障診斷判斷方法，尤其涉及一種結(jié)合拓?fù)渑c繼電保護(hù)邏輯的智能變電站故障診斷方法。
背景技術(shù)：
變電站作為電力系統(tǒng)中輸配電的重要樞紐，其故障診斷與事故處理對(duì)提高電力系統(tǒng)安全可靠性、預(yù)防惡性停電事故具有重要意義。變電站智能化之后，其二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和形態(tài)與常規(guī)變電站相比發(fā)生革命性變化，常規(guī)變電站中二次回路采用硬接線，這種物理接線與變電站的功能配置以及功能之間信息或信號(hào)的輸入輸出存在一一對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系，因此具有物理實(shí)體的二次接線是常規(guī)變電站二次系統(tǒng)的表現(xiàn)形式，通過(guò)二次接線的檢測(cè)可以監(jiān)測(cè)和分析變電站故障。智能變電站二次系統(tǒng)則表現(xiàn)為物理的通信網(wǎng)絡(luò)承載功能邏輯信號(hào)，常規(guī)二次回路變?yōu)橥ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)，信號(hào)之間的連接變?yōu)樘摂M端子和虛擬回路。網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)渑c功能信息及信號(hào)的輸入輸出之間不再存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，基于二次電氣回路的故障檢測(cè)和分析方法完全無(wú)法應(yīng)用于智能變電站，導(dǎo)致對(duì)智能變電站故障檢測(cè)和分析等業(yè)務(wù)很難開(kāi)展。由此可見(jiàn)，智能變電站二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化及其對(duì)管理和維護(hù)手段的自動(dòng)化和智能化要求提高，傳統(tǒng)的故障診斷和評(píng)估方法在診斷深度和診斷方法上已不能滿足變電站智能化運(yùn)行的需求。但同時(shí)二次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化也為實(shí)現(xiàn)更加高效、全面、深入的變電站故障診斷和評(píng)估方法提供了機(jī)會(huì)和實(shí)現(xiàn)手段?，F(xiàn)有的變電站輸變電設(shè)備故障診斷模型大多僅涉及一次系統(tǒng)的故障元件定位，二次系統(tǒng)故障診斷鮮有涉及，且利用智能變電站一次系統(tǒng)、二次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼斑壿嬯P(guān)聯(lián)相結(jié)合方法進(jìn)行故障診斷推理，至今尚未形成系統(tǒng)理論。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提供一種智能變電站故障診斷判斷方法，它具有過(guò)程簡(jiǎn)單、快速實(shí)用，為智能變電站故障診斷奠定良好基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種結(jié)合拓?fù)渑c繼電保護(hù)邏輯的智能變電站故障診斷方法，具體步驟為步驟一將一次設(shè)備、二次裝置、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的各個(gè)元件分別映射為節(jié)點(diǎn)，形成反映智能變電站物理拓?fù)溥B接的無(wú)向

圖1 ;步驟二 在無(wú)向圖1中查找所有節(jié)點(diǎn)數(shù)為3及以上的團(tuán)，并將其分別等效替換成一個(gè)團(tuán)節(jié)點(diǎn)，替換后形成無(wú)向圖1I ；步驟三對(duì)無(wú)向圖1I從任一起點(diǎn)開(kāi)始廣度優(yōu)先搜索，途中按節(jié)點(diǎn)及團(tuán)節(jié)點(diǎn)搜索的先后順序進(jìn)行連接形成有向?。徊襟E四搜索的終點(diǎn)為電源、負(fù)載饋線及網(wǎng)絡(luò)葉節(jié)點(diǎn)設(shè)備，搜索完成后生成連接樹(shù)T ；步驟五對(duì)連接樹(shù)T中的團(tuán)節(jié)點(diǎn)按照其三邊訪問(wèn)的先后順序，生成原團(tuán)的連接樹(shù)，將團(tuán)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行替換，最終形成連接樹(shù)II;步驟六將連接樹(shù)II描述的一次設(shè)備、二次裝置及其物理連接關(guān)系，映射到Petri網(wǎng)中，形成各自的庫(kù)所，同時(shí)形成故障診斷的Petri網(wǎng)模型；步驟七形成故障診斷的Petri網(wǎng)模型后，Petri網(wǎng)故障診斷模型按照收到的保護(hù)動(dòng)作信息、斷路器動(dòng)作信息和相關(guān)節(jié)點(diǎn)電流電壓采樣值，將此信息以托肯的形式布入相關(guān)的繼電保護(hù)裝置及斷路器庫(kù)所；步驟八定義延展系數(shù)、躍遷函數(shù)及轉(zhuǎn)移函數(shù)；步驟八在托肯躍遷的診斷過(guò)程中，通過(guò)延展系數(shù)、躍遷函數(shù)、轉(zhuǎn)移函數(shù)來(lái)配合Petri網(wǎng)的邏輯推理，得到最終的故障診斷結(jié)果，定位故障的一次設(shè)備。所述步驟二中的團(tuán)為變電站內(nèi)部存在3/2接線等復(fù)雜一次接線方式時(shí)，抑或通信網(wǎng)絡(luò)存在雙環(huán)網(wǎng)等復(fù)雜拓?fù)鋾r(shí)，在關(guān)聯(lián)圖中將表現(xiàn)為的環(huán)形子圖，將這種環(huán)形子圖用“團(tuán)”結(jié)構(gòu)表示，“團(tuán)結(jié)構(gòu)”定義為在無(wú)向圖1IG(V，E)中存在的頂點(diǎn)子集1/^頂點(diǎn)集合V，頂點(diǎn)子集V’中含有的元素個(gè)數(shù)I V I =正整數(shù)J且在V’中任意兩頂點(diǎn)都有G (V，E)中的邊關(guān)聯(lián)E，“團(tuán)”用于將復(fù)雜的環(huán)結(jié)構(gòu)解耦為輻射狀樹(shù)形結(jié)構(gòu)。所述步驟六中所述Petri網(wǎng)是通過(guò)一個(gè)四元組(S(t), Tt, F, Mtl)描述一個(gè)動(dòng)態(tài)邏輯網(wǎng)，其中S(t)的元素稱為庫(kù)所，庫(kù)所表示相應(yīng)元件的初始或可能存在的中間狀態(tài)；Tt的元素稱為變遷，變遷表示欲使庫(kù)所中布入托肯所滿足的條件，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為通過(guò)托肯在庫(kù)所匯總的分布變化來(lái)反映，而托肯數(shù)目的變化是通過(guò)變遷的觸發(fā)實(shí)現(xiàn)的；F描述Petri網(wǎng)的流關(guān)系，通過(guò)有向邊表示；向量M0表示Petri網(wǎng)的初始標(biāo)識(shí),初始標(biāo)識(shí)即有托肯的相應(yīng)庫(kù)所對(duì)應(yīng)元素所組成的向量。所述步驟六的具體步驟為(6-1)將連接樹(shù)映射到Petri網(wǎng)時(shí)，將一次設(shè)備、二次繼電保護(hù)裝置及其邏輯信息號(hào)映射為Petri網(wǎng)中的庫(kù)所，在圖中用圓圈表示；(6-2)庫(kù)所根據(jù)連接樹(shù)描述的拓?fù)潢P(guān)系和保護(hù)在整定時(shí)間上的配合關(guān)系進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序；當(dāng)某個(gè)庫(kù)所有托肯時(shí)，表示該分支方向上的保護(hù)最終動(dòng)作，對(duì)于每一個(gè)分支，均是按照保護(hù)、斷路器在時(shí)空方向上的邏輯配合來(lái)實(shí)現(xiàn)庫(kù)所和變遷配置，形成故障診斷的Petri網(wǎng)模型。(6-3)在圖形上，庫(kù)所S(t)用圓圈表示，變遷Tt用豎線表示，流關(guān)系用帶箭頭的弧表示，托肯用庫(kù)所中的小黑點(diǎn)表示。所述步驟八中的延展系數(shù)在診斷過(guò)程中，為了在繼電保護(hù)裝置整定原則或電網(wǎng)的運(yùn)行方式發(fā)生變化時(shí)，能夠動(dòng)態(tài)的表示繼電保護(hù)裝置與一次設(shè)備的關(guān)聯(lián)情況，將繼電保護(hù)保護(hù)裝置的保護(hù)范圍量化為一個(gè)常數(shù)n，常數(shù)η為延展系數(shù)；所述躍遷函數(shù)為了計(jì)算不同優(yōu)先級(jí)保護(hù)或存在配合邏輯的保護(hù)在Petri網(wǎng)每一條分支上動(dòng)作的可信度，定義一個(gè)躍遷函數(shù)，躍遷函數(shù)以單個(gè)繼電保護(hù)裝置和一次設(shè)備的置信度作為變量，躍遷函數(shù)的定義如式(I)
權(quán)利要求
1.一種結(jié)合拓?fù)渑c繼電保護(hù)邏輯的智能變電站故障診斷方法，其特征是，具體步驟為 步驟一將一次設(shè)備、二次裝置、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中各個(gè)元件映射為節(jié)點(diǎn)，形成反映智能變電站物理拓?fù)溥B接的無(wú)向圖1; 步驟二 在無(wú)向圖1中的所有復(fù)雜環(huán)結(jié)構(gòu)解環(huán)，查找所有節(jié)點(diǎn)數(shù)為3的團(tuán)，并將其分別等效替換成一個(gè)團(tuán)節(jié)點(diǎn)，替換后形成無(wú)向圖1I ; 步驟三對(duì)無(wú)向圖1I從任一起點(diǎn)開(kāi)始廣度優(yōu)先搜索，途中按節(jié)點(diǎn)及團(tuán)節(jié)點(diǎn)搜索的先后順序進(jìn)行連接形成有向?。? 步驟四搜索的終點(diǎn)為電源、負(fù)載饋線及網(wǎng)絡(luò)葉節(jié)點(diǎn)設(shè)備，搜索完成后生成連接樹(shù)T ; 步驟五對(duì)連接樹(shù)T中的團(tuán)節(jié)點(diǎn)按照其三邊訪問(wèn)的先后順序，生成原團(tuán)的連接樹(shù)，將團(tuán)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行替換，最終形成連接樹(shù)II ; 步驟六將連接樹(shù)II描述的一次設(shè)備、二次裝置的物理連接關(guān)系，映射到Petri網(wǎng)中，形成故障診斷的Petri網(wǎng)模型； 步驟七形成故障診斷的Petri網(wǎng)模型后，Petri網(wǎng)故障診斷模型按照收到的保護(hù)動(dòng)作信息、斷路器動(dòng)作信息和相關(guān)節(jié)點(diǎn)電流電壓采樣值，將此信息以托肯的形式布入相關(guān)的繼電保護(hù)裝置及斷路器庫(kù)所； 步驟八定義延展系數(shù)、躍遷函數(shù)及轉(zhuǎn)移函數(shù)； 步驟九在托肯躍遷的診斷過(guò)程中，通過(guò)延展系數(shù)、躍遷函數(shù)、轉(zhuǎn)移函數(shù)來(lái)配合Petri網(wǎng)的邏輯推理，得到最終的故障診斷結(jié)果，定位故障的一次設(shè)備。
2.如權(quán)利要求1所述一種結(jié)合拓?fù)渑c繼電保護(hù)邏輯的智能變電站故障診斷方法，其特征是，所述步驟二中的團(tuán)為變電站內(nèi)部存在3/2接線等復(fù)雜一次接線方式時(shí)，抑或通信網(wǎng)絡(luò)存在雙環(huán)網(wǎng)等復(fù)雜拓?fù)鋾r(shí)，在關(guān)聯(lián)圖中將表現(xiàn)為的環(huán)形子圖，將這種環(huán)形子圖用“團(tuán)”結(jié)構(gòu)表示，定義為在無(wú)向圖1IG(V，E)中存在的頂點(diǎn)子集頂點(diǎn)集合V，頂點(diǎn)子集元素個(gè)數(shù)IV’ I=正整數(shù)J且在頂點(diǎn)子集V’中任意兩頂點(diǎn)都有G(V，E)中的邊關(guān)聯(lián)E，“團(tuán)”用于將復(fù)雜的環(huán)結(jié)構(gòu)解耦為輻射狀樹(shù)形結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述一種結(jié)合拓?fù)渑c繼電保護(hù)邏輯的智能變電站故障診斷方法，其特征是，所述步驟六中所述Petri網(wǎng)是通過(guò)一個(gè)四元組(S(t) ,TpFjtl)描述一個(gè)動(dòng)態(tài)邏輯網(wǎng)，其中S(t)的元素稱為庫(kù)所，庫(kù)所表示相應(yīng)元件的初始或可能存在的中間狀態(tài)；Tt的元素稱為變遷，變遷表示欲使庫(kù)所中布入托肯所滿足的條件，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為通過(guò)托肯在庫(kù)所匯總的分布變化來(lái)反映，而托肯數(shù)目的變化是通過(guò)變遷的觸發(fā)實(shí)現(xiàn)的；F描述Petri網(wǎng)的流關(guān)系，通過(guò)有向邊表示；向量M0表示Petri網(wǎng)的初始標(biāo)識(shí),初始標(biāo)識(shí)即有托肯的相應(yīng)庫(kù)所對(duì)應(yīng)元素所組成的向量。
4.如權(quán)利要求1所述一種結(jié)合拓?fù)渑c繼電保護(hù)邏輯的智能變電站故障診斷方法，其特征是，所述步驟六的具體步驟為 (6-1)將連接樹(shù)映射到Petri網(wǎng)時(shí)，將一次設(shè)備、二次繼電保護(hù)裝置及其邏輯信息號(hào)映射為Petri網(wǎng)中的庫(kù)所，在圖中用圓圈表示； (6-2)庫(kù)所根據(jù)連接樹(shù)描述的拓?fù)潢P(guān)系和保護(hù)在整定時(shí)間上的配合關(guān)系進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序；當(dāng)某個(gè)庫(kù)所有托肯時(shí)，表示該分支方向上的保護(hù)最終動(dòng)作，對(duì)于每一個(gè)分支，均是按照保護(hù)、斷路器在時(shí)空方向上的邏輯配合來(lái)實(shí)現(xiàn)庫(kù)所和變遷配置，形成故障診斷的Petri網(wǎng)模型。
(6-3)在圖形上，庫(kù)所S(t)用圓圈表示，變遷Tt用豎線表示，流關(guān)系用帶箭頭的弧表示，托肯用庫(kù)所中的小黑點(diǎn)表示。
5.如權(quán)利要求1所述一種結(jié)合拓?fù)渑c繼電保護(hù)邏輯的智能變電站故障診斷方法，其特征是，所述步驟八中的延展系數(shù)在診斷過(guò)程中，為了在繼電保護(hù)裝置整定原則或電網(wǎng)的運(yùn)行方式發(fā)生變化時(shí)，能夠動(dòng)態(tài)的表示繼電保護(hù)裝置與一次設(shè)備的關(guān)聯(lián)情況，將繼電保護(hù)保護(hù)裝置的保護(hù)范圍量化為一個(gè)常數(shù)n，常數(shù)n為延展系數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述一種結(jié)合拓?fù)渑c繼電保護(hù)邏輯的智能變電站故障診斷方法，其特征是，所述步驟八中的躍遷函數(shù)為了計(jì)算不同優(yōu)先級(jí)保護(hù)或存在配合邏輯的保護(hù)在Petri網(wǎng)每一條分支上動(dòng)作的可信度，定義一個(gè)躍遷函數(shù)，躍遷函數(shù)以單個(gè)繼電保護(hù)裝置和一次設(shè)備的置信度作為變量，躍遷函數(shù)的定義如式(I)
7.如權(quán)利要求1所述一種結(jié)合拓?fù)渑c繼電保護(hù)邏輯的智能變電站故障診斷方法，其特征是，所述轉(zhuǎn)移函數(shù)包括邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)移函數(shù)和故障元件轉(zhuǎn)移函數(shù)，在診斷過(guò)程中，變電站的邏輯配合會(huì)出現(xiàn)以下情況某個(gè)繼電保護(hù)裝置的邏輯輸出需要多個(gè)裝置的邏輯輸入決定；多套繼電保護(hù)裝置共同作用，切除故障元件；這種知識(shí)在Petri網(wǎng)中表現(xiàn)為躍遷具有多個(gè)同類庫(kù)所托肯輸入，定義轉(zhuǎn)移函數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述一種結(jié)合拓?fù)渑c繼電保護(hù)邏輯的智能變電站故障診斷方法，其特征是，所述轉(zhuǎn)移函數(shù)包括邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)移函數(shù)和故障元件轉(zhuǎn)移函數(shù)； 所述邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)移函數(shù)
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種結(jié)合拓?fù)渑c繼電保護(hù)邏輯的智能變電站故障診斷方法，分析了智能變電站一次系統(tǒng)、二次系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣＿^(guò)程，提出將所有節(jié)點(diǎn)數(shù)為3的團(tuán)等效替換成一個(gè)團(tuán)節(jié)點(diǎn)，將無(wú)向圖進(jìn)行簡(jiǎn)化處理的方法，提出了根據(jù)延展系數(shù)、躍遷函數(shù)、轉(zhuǎn)移函數(shù)配合Petri網(wǎng)理論的邏輯推理方法，以整個(gè)智能變電站系統(tǒng)為整體，研究一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的邏輯關(guān)聯(lián)，通過(guò)二者之間的邏輯關(guān)聯(lián)進(jìn)行故障診斷推理過(guò)程，在智能變電站故障診斷推理中應(yīng)用本發(fā)明，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣?gòu)及搜索過(guò)程簡(jiǎn)單、高效快速，故障診斷過(guò)程實(shí)用、結(jié)果準(zhǔn)確，可為智能變電站故障診斷等工作奠定良好基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)G06N5/04GK103020713SQ201210470078
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者高湛軍, 陳青, 聶德楨, 王磊 申請(qǐng)人:山東大學(xué)