基于报警信息的模糊Petri网故障诊断方法研究

摘要

随着电网规模越来越大，结构越来越复杂，对于局部电网发生的短路故障，若处理不当或不及时，则可能导致故障区域扩大，造成重大经济损失。为准确分析故障原因，及时给调度运行人员提供辅助决策，亟需开展快速而高效的故障诊断算法研究。模糊Petri网对报警信息具有较强的描述能力，且推理简单、结构清晰、诊断快速，在电力系统故障诊断领域具有较好的应用前景。基于此，本文进一步深入分析模糊Petri网的基本理论，并充分利用报警信息的逻辑关联和时间约束特性，提出了多种电网故障诊断方法，主要成果如下：
　　本文首先深入分析了报警信息的逻辑关联特性，提出了一种计及报警信息逻辑关联的改进模糊Petri网故障诊断方法。研究了元件故障、继电保护动作和断路器跳闸三者之间的一一对应关系，构建了电网元件的改进模糊Petri网模型，简化了模糊推理过程及网络运算规模，提高了故障诊断速度。在此基础上，提出了故障诊断方法的具体分析流程。通过对局部电力系统进行仿真分析，验证了所提出方法的正确性和有效性。其次，为充分利用报警信息的时间约束特性，进一步提高故障诊断的准确性与快速性，提出了一种基于时间约束模糊Petri网的电网故障诊断方法。利用虚拟有向弧及模糊推理规则，构建了电网元件的时间约束模糊Petri网模型。通过正、反向时序推理分析，获得所有报警信息应该满足的时间区间，依据所建立的状态真值矩阵有效甄别出时序不一致的报警信息。之后，制定了继电保护和断路器动作行为的辨识规则。通过局部电力系统的多组算例仿真和实际系统故障案例测试，表明所提出方法能够有效诊断出电网故障元件，并具有较好的应用前景。最后，针对现有模糊Petri网难以准确辨识短路故障类型的缺陷，提出了一种基于有色分相模糊Petri网的电网故障诊断方法。构造了一种时序故障树网络，利用故障树节点的导通路径制定了时间约束检查方法。基于有色Petri网的相关概念，通过颜色属性区分短路故障类型和故障相别，构建了电网元件的有色分相模糊Petri网模型。通过对某220kV局部电网和浙江电网实际故障案例进行仿真分析，验证了所提出方法能够对电网故障进行精细描述，并具有较高的容错性。

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1 绪论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 电力系统故障诊断方法的国内外研究现状

1.3 模糊Petri网的国内外研究现状

1.4 本文主要工作

2 模糊Petri网的基本理论及结线分析法

2.1 概述

2.2 模糊Petri网的基本理论

2.3 结线分析法

2.4 小结

3 计及报警信息逻辑关联的改进模糊Petri网故障诊断方法

3.1 概述

3.2 报警信息的逻辑关联特性

3.3 IFPN的基本理论

3.4 基于IFPN的电网故障诊断

3.5 算例分析

3.6 小结

4 基于时间约束模糊Petri网的电网故障诊断方法

4.1 概述

4.2 故障事件记录的时间约束特性

4.3 TCFPN的基本理论

4.4 电网故障诊断方法

4.5 算例分析

4.6 小结

5 基于有色分相模糊Petri网的电网故障诊断方法

5.1 概述

5.2 三相报警信息的时间约束分析

5.3 基于CSFPN的电网故障诊断

5.4 算例分析

5.5 小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表论文及参加科研情况