电力系统故障诊断应用技术研究

摘要

近年来，国外电力系统故障引发了多起大停电事故，造成了巨大的经济损失。使得对于电力系统故障诊断的研究更加迫切。而且，当电力系统发生故障后，快速、准确的诊断出故障设备是维修和恢复供电等措施的前提，从而故障元件识别问题也成为了电力系统故障诊断研究的重中之重。 鉴于电力系统的故障诊断的关键问题就是如何正确、快速地识别故障元件，本文基于电力系统保护和断路器的动作信息，以保护和断路器期望状态与实际状态偏差最小建立目标函数。鉴于随着故障区域内待诊断元件数量的增多，目标函数的计算次数呈指数形式迅速增大，导致采用枚举方式或者传统的分枝定界法不能满足快速搜索最优解的需求，本文将目标函数求解转化成0-1整数规划问题，通过采用遗传算法不但不需要直接对知识规则和训练样本，而且达到缩小搜索次数，辨识故障元件的目的。 在详细总结发电机、变压器、输电线路和母线的保护动作原理的基础上，设计了故障诊断遗传算法C++程序。鉴于当前遗传算法程序多由C语言程序改写而成，不能体现面向对象程序设计的代码复用等特性，本文设计了遗传算法类和染色个体类实现了数据的封装、继承和多态性。为了解决程序中烦琐的位操作和内存分配等问题，本文基于STL设计了遗传算法故障诊断算法程序的数据结构与遗传算法功能实现，促使C++代码更加简洁、高效与可靠等。并结合电力系统故障诊断实例，进行了故障诊断模型和算法程序的验证，证实了诊断结果准确合理。 为了满足电力系统故障诊断研究的需要，实现故障信息的有效存储和调用，本文开发了电力系统图形数据库平台，平台主要由电力设备图形绘制和故障信息数据库两部分组成。在研究矢量图形技术的基础上，定义坐标系统及映射关系，实现电力设备图元的绘制与管理，并且达到电力设备图元与故障信息数据库记录的对映，满足故障诊断算法通过数据库获取故障信息的需要。通过IEEE中5机14结点系统故障验证了故障诊断程序模块与图形数据库结合使用的正确性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究状况

1.3论文主要工作

第2章 电力系统故障信息及处理

2.1.常见的电力系统故障

2.1.1输电线路故障

2.1.2变压器故障

2.1.3母线故障及全厂、全所停电

2.2电力系统故障征兆及特征

2.2.1电力系统故障征兆信息

2.2.2电力系统故障信息特征

2.3故障信息系统

2.3.1信息接入

2.3.2数据传输

2.3.3综合应用

2.4电力系统故障分析及处理过程

2.4.1故障分析过程

2.4.2故障处理的一般原则

2.5本章小结

第3章 电力系统故障诊断的原理及方法

3.1引言

3.2继电保护原理

3.2.1继电保护概念及特性

3.2.2继电保护分类

3.3电力系统故障诊断过程

3.4电力系统故障诊断模型

3.4.1电力系统故障诊断的数学描述

3.4.2电力系统故障诊断模型的建立

3.5保护动作原理

3.6电力系统故障诊断目标函数的形成

3.7本章小结

第4章 基于遗传算法故障诊断的实现

4.1引言

4.2遗传算法

4.2.1遗传算法的发展

4.2.2遗传算法的应用及特点

4.2.3遗传算法的步骤

4.3基于遗传算法的电力系统故障诊断

4.3.1基于遗传算法的电力系统故障诊断操作设计

4.3.2基于遗传算法的电力系统故障诊断流程

4.4电力系统故障诊断遗传算法程序设计

4.4.1面向对象理论

4.4.2基于面向对象方法的遗传算法类设计

4.4.3基于标准模板库STL的遗传算法程序开发

4.5基于遗传算法故障诊断的算例

4.5.1故障诊断算例1

4.5.2故障诊断算例2

4.6本章小结

第5章 故障诊断的图形数据库平台实现

5.1图形界面设计

5.2电力系统图形数据库平台

5.2.1概述

5.2.2坐标空间及变换

5.2.3电力设备的绘制与管理

5.3基于故障诊断的数据库设计

5.3.1数据库E-R图

5.3.2数据库关系模型

5.3.3数据库访问

5.3.4图形数据库接口

5.4平台测试算例

5.4.1平台测试算例1

5.4.2平台测试算例2

5.5本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致 谢

附 录