基于推理链的电力系统故障诊断方法研究

摘要

21世纪，随着国家大量基础设施的建设和各项经济的飞速发展，用电需求逐步提高，电力资源的消耗也越来越多，电力系统规模扩大，电网模式复杂。电网运行的可靠性和安全性成为关乎国泰民生的大事。然而，由于主观人为或客观自然等因素，电网故障的发生不可能避免。故障之后是否能减少损害范围的扩大、能否快速恢复供电，是避免严重社会影响或经济损失的关键因素。因此，如何在复杂的电网结构和保护配置情况下，快速进行故障诊断，成为一个非常重要的科研课题。所谓故障诊断，就是在故障发生后，可以根据获取的多种故障信息，利用具有快速计算能力的计算机和智能计算方法，判断故障设备。故障的发生除去与故障的一次设备本身相关外，还受到继电保护装置甚至通讯系统的影响。经过多年不断的发展，我国的保护设备已经从最开始的电磁式发展到便捷快速的计算机保护，然而保护拒动、误动等问题仍不容忽视。为此，在诊断故障电气设备的同时，评价保护动作合理性，甚至解释整个故障的演化过程就显得尤为重要。目前，国内外已经提出多种电力系统故障诊断方法，包括专家系统、神经网络、模糊集、粗糙集、贝叶斯网络、Petri网、因果网络等等。然而现有故障诊断方法存在矩阵规模大、诊断局限性等缺陷，比如：网络节点涵盖所有的故障设备节点、断路器节点、保护节点。当故障范围较广时，所构造的矩阵维数过大；需要设置虚拟节点防止网络分析过程中容易出现环网的情况；未涵盖多种保护配置；在诊断过程中采取假设的逻辑判断方法，人为选取较合理的假设，没有清晰的评价准则。
　　本文首先开展诊断系统研究。随后，提出了一种基于推理链的故障诊断创新方法。此方法利用故障信息的时序和逻辑特性，能够更好的反映故障电气设备、断路器以及保护动作装置之间的配合关系。同时通过针对故障信息的预处理，降低问题规模，提高诊断速度。该方法的核心是一种链型的数据结构，计算复杂度仅为O(n)级，诊断过程清晰明了，可以实现对故障过程的重演和解释。为了提高诊断结果的容错性，本文综合考虑了包括存在失灵保护、后备保护、重合闸等多重保护配置情况，对推理链进行冗余构造，并同时结合保护装置的拒动、误动原因和断路器的拒动、误动原因，设计故障诊断的最优化问题，以似然函数确定最优解。最后解决存在保护信息遗漏情况下故障诊断方法的完善问题，进一步提高故障诊断结果的准确性和合理性。文中算例详尽说明了基于推理链的电网故障诊断模型的诊断过程以及有效性。

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第一章 绪论

1.1论文相关背景及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3论文的研究内容与思路

1.4论文的章节组织安排

第二章 故障诊断预处理

2.1故障诊断系统架构

2.2故障诊断系统建模

2.3基于遥信量和遥测量的故障诊断方法

2.4本章小结

第三章 基于推理链的故障诊断模型

3.1推理链的基本原理

3.2推理链的构造法则

3.3推理链的构造

3.4算例分析

3.5本章小结

第四章 故障诊断优化分析模型

4.1故障诊断的最优化问题

4.2最优解的简化求法

4.3算例分析

4.4本章小节

第五章 故障诊断遥信量遗漏分析

5.1虚拟事件集

5.2包含虚拟事件集的故障诊断结果分析

5.3算例分析

5.4本章小结

第六章 结束语

6.1主要工作与创新点

6.2后续研究工作

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文