基于信息融合的电力系统不确定性故障诊断的研究

摘要

随着社会的发展、科技的进步，我国确定了“全国联网、西电东送、南北互供”的战略目标。电力用户对电能要求变得越来越高，但是电力系统故障不可避免，尤其是输电网络的故障，因此快速、精准的找出故障线路十分重要。各种信息系统的出现为获取故障信息提供了技术条件，使得基于实时信息的电网故障诊断得以实现。因此，为了增强供电的可靠性、减少电能恢复的时间、提高电网的稳定性，准确、实时的诊断出故障线路具有现实意义。
　　传统的电网故障诊断是利用采集到的继电保护装置报警信息、断路器状态变化信息进行分析，根据保护与断路器动作的逻辑、运行人员的经验进行诊断分析。电网中故障元件的识别是重中之重。现有的电网故障诊断方法大多针对开关量信息进行分析，开关量存在不确定因素，而电气量能更好的反映故障过程，有着开关量无法比拟的优势。因此将电气量信息引入故障诊断中，并采用信息融合技术，对多源数据进行分层融合，并最终得出故障诊断结果。本文的包含内容如下:
　　(1)采用模糊Petri网作为基于开关量信息的电网故障诊断，引入时序信息，建立时序加权模糊Petri网。在不同故障下进行电网故障诊断，通过比较引入时序信息前后的模糊故障度，验证时序加权模糊Petri网在诊断中的有效性。
　　(2)利用多分辨分析的小波理论和Mallat算法对电力系统故障采集到的电流波形进行分析，针对故障电流在电网中的分布特性，对双端总故障电流波形进行小波分析，建立IEEE14节点仿真模型，采用MATLAB编写诊断程序，得到各故障候选线路的小波故障度。
　　(3)最后，采用分层故障诊断方法，利用改进的D-S证据理论对上述两类故障度进行决策级的融合，建立IEEE39节点仿真模型，采用MATLAB编写诊断程序，采用D-S证据理论对故障度融合，得出本文采用的改进D-S证据理论有效性最高。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外故障诊断研究现状

1．2．1 基于专家系统的故障诊断方法

1．2．2 基于人工神经网络的故障诊断方法

1．2．3 基于Petri网的故障诊断方法

1．2．4 基于贝叶斯网络的故障诊断方法

1．2．5 基于优化技术的故障诊断方法

1．2．6 基于模糊集理论的故障诊断方法

1．2．7 基于多代理系统的故障诊断方法

1．3 输电网故障诊断面临的问题及研究趋势

1．3．1 输电网故障诊断面临的问题

1．3．2 输电网故障诊断的研究趋势

1．4 本文的主要工作

第二章 电力系统继电保护原理及结线分析法

2．1 概述

2．2 电力系统继电保护原理简介

2．2．1 线路故障继电保护系统

2．2．2 变压器故障继电保护系统

2．2．3 母线故障继电保护系统

2．3 输电网各类保护动作实现原理

2．4 电力系统结线分析法

2．5 本章小结

第三章 基于Petri网的电力系统故障诊断

3．1 概述

3．2 Petri网理论

3．2．1 Petri网定义

3．2．2 加权模糊Petri网

3．2．3 加权模糊Petri网产生式规则

3．2．4 基于加权模糊Petri网的电网故障诊断研究

3．3 时序加权模糊Petri网故障诊断模型

3．3．1 时序关系

3．3．2 加权模糊Petri网的线路通用模型

3．3．3 加权模糊Petri网的变压器模型

3．3．4 加权模糊Petri网的母线模型

3．3．5 仿真参数设定

3．4 仿真实例

3．5 本章小结

第四章 基于小波分析的电力系统故障诊断

4．1 概述

4．2 小波分析理论

4．2．1 多分辨分析小波变换

4．2．2 Mallat算法

4．3 基于小波变换的故障特征提取

4．3．1 小波奇异度

4．3．2 小波能量度

4．4 故障电流在电网中的分布特性

4．5 仿真实例

4．6 本章小结

第五章 基于信息融合的分层电力系统故障诊断

5．1 概述

5．2 D-S证据理论

5．3 基于D-S证据理论的分层电网故障诊断方法

5．4 仿真算例

5．5 本章小结

全文总结与研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及参与科研项目