基于规则树的电网故障设备分析推理方法

摘要

本发明涉及一种基于规则树的电网故障设备分析推理方法，包括：（1）建立规则树；（2）获取电网实时故障信息；（3）假定一个设备为故障设备，并获得其规则树；（4）取出规则树的根结点推入推理队列中，对根结点按照步骤（5）、（6）采用递归算法进行推理；（5）从推理队列中取出一个结点作为父结点，获得该父结点的子结点集合；（6）循环推理子结点集合，其终止条件是子结点为终止结点或推列队列为空；若所假设的故障设备的循环推理到终止节点，则所假设的故障设备为真实的故障设备；（7）返回步骤（3）。本发明的方法能够提高电网事故分析推理的智能性和通用性，辅助自动分析故障设备，减少事故处理时间，提高事故处理效率。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统调度控制领域，涉及一种基于规则树的电网故障设备分析推理方法。

背景技术

随着电网规模的扩大，电网在运行过程中不可避免会发生电网事故，同时经济的快速发展对供电可靠性的要求越来越高，如何在电网发生故障时根据电网故障信息快速识别故障设备是电网调度人员的重要工作之一。

长期以来调度员主要根据告警信息人工判断故障设备，工作压力大，智能化程度低，容易出现误判、错判等情况。当发生电网事故时，大量的故障信息涌入调度中心，面对复杂紧迫的场面，调度员很难凭经验和直觉立即判断故障设备。故而电网故障设备的智能诊断一直是电网调度自动化领域的一个技术难点。近年来随着电网调度自动化技术的发展和维护水平的提高，电网模型越来越准确，维护越来越及时，故障信息越来越完整，基于专家系统、优化算法、人工智能、Petri网等的电网事故故障设备诊断算法经过多年的探讨取得了一定的成果，在各级调度中心进行了有益的尝试，但其智能性、通用性水平不高，离实用化还有一定的距离，真正投入运行的系统并不多见。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够对电网故障进行自动诊断，从而大大提高电网事故分析推理的智能性和通用性的高效率的电网故障设备分析推理方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于规则树的电网故障设备分析推理方法，用于根据从电网调度自动化系统获取的电网实施故障信息来对电网故障事件进行分析，其包括以下步骤：

（1）根据不同的设备的属性建立不同类型的规则树；

（2）从所述的电网调度自动化系统中获取电网实时故障信息；

（3）假定电网中的一个设备为故障设备，并获得该设备所匹配类型的规则树；

（4）取出所述的规则树的根结点，将取出的所述的根结点推入推理队列中，对所述的推理队列中的根结点按照步骤（5）-（6）采用递归算法进行规则树推理；

（5）从所述的推理队列中取出一个结点作为父结点，根据所述的规则树获得所述的父结点的子结点集合；

（6）循环推理所述的子结点集合：获取所述的子结点集合中的各个子结点所对应的设备；从所述的电网实时故障信息中获取动作时间晚于所述的父结点动作时间的故障信息，并判断所获取的故障信息是否包含所述的子结点对所对应的设备，若是，则所述的子结点推理成功，将所述的子结点推入所述的推理队列中；

所述的循环推理的终止条件是所述的子结点为终止结点或所述的推列队列为空；若所假设的故障设备的循环推理到终止节点，则所假设的故障设备为真实的故障设备；

（7）返回步骤（3）。

所述的步骤（1）中，建立所述的规则树包括以下步骤：

①定义故障设备诊断规则作为所述的规则树的根结点；定义断路器和保护动作规则为所述的规则树的子结点；定义结束规则作为所述的规则树的终止结点和推理完成标志；

②根据所述的设备在故障时断路器和保护动作的规律和关联关系，以所述的故障设备诊断规则作为根结点、以所述的断路器和保护动作规则以及所述的终止节点作为子结点，逐级生成所述的规则树；

③定义所述的规则树中各个所述的结点的属性。

所述的步骤（2）中，所述的电网实时故障信息分为断路器动作信息、保护动作信息、自动装置动作信息，其内容包括设备编号、动作时间、故障动作值。

所述的步骤（6）中，根据所述的父结点所对应的设备和所述的子结点的属性，通过电网模型数据和网络拓扑获取所述的子结点所对应的设备。

所述的步骤（6）中，若所述的子结点所对应的设备的期望动作值与所述的故障信息中所包含的故障动作值相等，且所述的子结点的属性为其推理成功后继续推理时，则所获取的故障信息包含所述的子结点对所对应的设备。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的方法根据电网调度自动化系统的故障信息和诊断规则树，从根结点开始采用递归算法逐级判断子结点对应的故障信息是否发生，直到推理到终止结点或推理队列为空。采用这种方式可以实现考虑故障信息时序的电网故障设备自动诊断，大大提高电网事故分析推理的智能性和通用性，辅助调度人员自动分析故障设备，减少事故处理时间，提高事故处理效率。

附图说明

附图1为本发明的电网故障设备分析推理方的流程示意图。

附图2为本发明的电网故障设备分析推理方中电网故障设备诊断规则示意图。

附图3为本发明的电网故障设备分析推理方中电网故障设备诊断规则树示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例一：一种用于根据从电网调度自动化系统获取的电网实施故障信息来对电网故障事件进行分析的基于规则树的电网故障设备分析推理方法，如附图1所示，其包括以下步骤：

1、根据不同的设备的属性分别建立不同类型的规则树。

规则树具有设备类型、电压等级、间隔接线方式等属性。规则树的结点具有对应设备语义、是否展开、动作时间、期望动作值、是否统计可信度等属性。

如附图2和附图3所示，在建立规则树时按以下步骤进行：

①定义故障设备诊断规则作为规则树的根结点；故障设备诊断规则具备设备类型、设备电压等级、电网接线方式等属性，可以根据假定的故障设备匹配对应的规则；其中，设备类型包括主变、线路、母线等；设备电压等级包括500kV、220kV、110kV、35kV和10kV等；设备接线方式包括3/2接线、双母线接线、单母线接线、单元接线、桥型接线等。该步骤具体为：从故障设备诊断规则中选择一条规则作为根结点，比如从图1中选择线路故障规则作为图2规则的根结点；

定义断路器和保护动作规则为规则树的子结点；该步骤具体为：根据线路故障后断路器和保护的动作规律，从断路器和保护动作规则中选择相应的规则作为根结点的子结点。比如线路故障后可能的结果是主保护正确动作和主保护拒动作；继续定义各结点的子结点，直到定义完毕。根据线路故障后断路器和保护的动作规律，逐级定义如下：

1)        主保护正确动作的子结点是断路器跳闸；

2)        主保护拒动作的子结点是后备保护正确动作和后备保护拒动作；

3)        后备保护正确动作的子结点是断路器跳闸；

4)        断路器跳闸的子结点是断路器正确断开和断路器拒动作；

5)        后备保护拒动作的子结点是上级线路故障；

6)        断路器拒动作的子结点是上级线路故障；

7)        断路器正确断开的子结点是终止结点。

定义结束规则作为规则树的终止结点和推理完成标志；

②根据设备在故障时断路器和保护动作的规律和关联关系，以故障设备诊断规则作为根结点、以断路器和保护动作规则以及终止节点作为子结点，逐级生成规则树；

③定义规则树中各个结点的属性；结点属性包括该规则对应具体设备、是否展开、是否统计可信度、期望动作值和动作时间等；具体的：

1）    对应设备语义。指该结点推理成功后对应的一次设备、保护、自动装置等，可以通过网络拓扑和电网模型搜索到对应的具体设备，是实现规则库通用性的基础；

2）    是否展开。是否展开是指该结点推理成功后是否继续推理；

3）    是否统计可信度。是否统计可信度是指该结点推理成功后是否将可信度增加一个值。可信度越高，说明匹配成功的结点越多，说明该设备更可能是故障设备；

4）    期望动作值。期望动作值是指推理到该结点时，断路器和保护的期望动作值。如果断路器应该断开，那么期望动作值是0，如果断路器应该合上，那么期望动作值是1；如果保护应该动作，那么期望动作值是1，如果保护不应该动作，那么期望动作值是0；

5）    动作时间。动作时间是指该结点对应的断路器和保护信号的动作时间。子结点的动作时间应该晚于父结点的动作时间，从而可以实现基于时序信号的故障设备推理。

、从电网调度自动化系统中获取电网实时故障信息。

电网实时故障信息分为断路器动作信息、保护动作信息、自动装置动作信息等，其内容包括设备编号、动作时间、故障动作值等。

、假定电网中的一个设备为故障设备，并根据该设备的类型、电压等级、间隔接线方式等匹配而获得该设备所匹配类型的规则树。

、取出规则树的根结点，将取出的根结点推入推理队列中，对推理队列中的根结点按照步骤5、6采用递归算法进行规则树推理。

、从推理队列中取出一个结点作为父结点，根据规则树获得父结点的子结点集合。

、循环推理子结点集合：

根据父结点所对应的设备和子结点的属性，通过电网模型数据和网络拓扑获取子结点集合中的各个子结点所对应的设备，包括子结点对应的一次设备、断路器和保护动作信号等。

从电网实时故障信息中获取动作时间晚于父结点动作时间的故障信息，并判断所获取的故障信息是否包含子结点对所对应的设备，若是，则子结点推理成功，将子结点推入推理队列中。该过程中，若子结点所对应的设备的期望动作值与故障信息中所包含的故障动作值相等（期望动作值=故障信息动作值），且子结点的属性为其推理成功后继续推理（是否展开=是）时，则所获取的故障信息包含子结点对所对应的设备；

上述循环推理的终止条件是子结点为终止结点或推列队列为空；若所假设的故障设备的循环推理到终止节点，则所假设的故障设备为真实的故障设备；

7、返回步骤3继续对电网中的其他设备进行分析推理。

上述本发明的方案通过梳理电网故障时断路器、保护信号等在动作时间上、关联关系上的规律，建立故障设备诊断规则树。根据电网调度自动化系统的故障信息和诊断规则树，从根结点开始采用递归算法逐级判断子结点对应的故障信息是否发生，直到推理到终止结点或推理队列为空。采用这种方式可以实现考虑故障信息时序的电网故障设备自动诊断，大大提高电网事故分析推理的智能性和通用性，辅助调度人员自动分析故障设备，减少事故处理时间，提高事故处理效率。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。