基于高级 petri 网的电网故障诊断

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1、基于高级Petri网的电网故障诊断第一章绪论1.1选题背景和研究意义随着新型电工技术的提出，我国电力工业在能源部门颁布的相关政策的扶持下快速发展，电力系统的规模不断增大，从小型的电力系统逐渐演变至大区域互联的现代电力系统。现代电网主要由500kV电网构成主网架、各省网间联系较强且配置高度自动化的监控系统，而特高压电网的成功建设也将使我国新增多条能源输送大通道，优化了资源配置，加快了国内经济转轨。区域电网的互联一方面实现了能源的有效利用，加强了环境保护，并且改善了电能质量，提高了设备利用率。另一方面，联合电力系统的出现也带来了一些潜在的危险：管理体制的松散、局部故障的处理不当及自然灾害的发生

2、等可能引起一系列的连锁反应，造成电网大面积停电。例如：在2003年8月14日，由于监控人员未能及时发现故障、隔离故障，延误了事故处理的最佳时机，导致美国、加拿大两国部分地区遭遇了大面积停电事故，两国经济受到重创；印度北部和东部地区于2012年7月底连续两次遭遇了大面积停电，全国一半人口的生活直接受到影响，其造成的破坏不可估量。因此，在电网结构日趋复杂、电网互联规模扩大的背景下，深入探讨大面积停电事故的原因、汲取相关经验教训，基于实际国情研究容错性好、准确性高的电网故障诊断方法，将有助于我国电网的安全稳定运行。此外，由国务院国有资产监督管理委员会管理的相关电力企业在2010年左右正式提出建设

3、坚强智能电网的概念，描绘了一幅20年后中国能源行业的美好蓝图。智能电网是指将现代电网与先进的网络技术、超导技术、超级电容器储能技术、传感与测量技术、控制仿真决策技术及数据挖掘技术等多项技术深度融合，构建成的电能质量高、安全稳定、能耗低的智能自动化电网。我国坚强智能电网的建设将依次经历统一规划、试点先行、示范推广、重点突破及全面建设、提高完善三个阶段。发展坚强智能电网将带来以下变化：家庭用电系统的智能化使居民的生活更方便、更经济；提升能源资源大范围优化配置能力；实现水能、风能、太阳能及生物能等清洁能源机组大规模并网，加快低碳经济的发展。自愈性是智能电网最重要的特征，意指能超实时分析电网运行状

4、况，在实时采集相关信息的基础上及时发现故障并快速诊断以恢复电网的正常运行。而合理高效的电网故障诊断方法是实现智能电网自愈性的必要条件，因此，该领域吸引了越来越多国内外研究学者的关注。......1.2国内外电网故障诊断研究现状目前在国内，调度运行人员一般会率先与事故现场的工作人员取得联系以了解设备故障情况，依据其汇报内容并考虑电网调度中心所采集的报警信息、线路电压、系统频率及各时间断面的潮流等信息，经过仔细分析判断后以确定处理方案。图1-2所示为电网事故处理流程图，从图中可知，对继电保护信息和故障录波信息的合理分析是能否准确识别故障元件的关键。而基于合理的电网故障诊断方法则能更好地完成对上

5、述信息的综合分析，以便迅速排除故障，恢复系统正常运行方式。目前，国内外研究学者在电网故障诊断领域已经得到了许多有工程应用价值的结论，提出了基于专家系统、人工神经网络、优化技术、Petri网、故障录波信息、贝叶斯网络、信息融合技术等的电网故障诊断方法。专家系统属于人工智能学科且广泛应用于工程领域，其本质上是一个通过独立模块间的交互作用来模拟生物思维过程处理复杂问题的先进计算机程序系统。考虑到基于调度运行人员工作经验和专业知识的传统电网故障诊断方法与专家系统的运行机制相似，研究学者将专家系统引入电网故障诊断中，并取得了一定的研究成果。文[3]基于保护装置动作进而发出信号引起断路器跳闸这一过程建

6、立了产生式推理规则，故障发生时，按一定策略推理辅助调度运行人员准确识别故障元件。文[4]同时构建了专家系统的事例库和规则库，提出了一种具备学习能力且能处理较复杂故障情况的改进变电站故障诊断方法，具有较好的学习借鉴价值。文[5]利用BP神经网络和专家系统开发了变电站实时故障处理系统，克服了传统专家系统容错性差的缺点，使故障诊断方法更为完善。文[6]介绍了协同式专家系统，且引入多智能体技术重点考虑了区域间的协同诊断推理，提高了电网故障诊断的效率和准确性。.......第二章Petri网的基本理论及其扩展2.1引言联邦德国的科学家佩特里于1962年在他的博士学位论文中以通俗易懂的方式首次提出了P

7、etri网的概念，Petri教授在论文中用Petri网描述了计算机通信系统中相关事件间的因果联系。后经Petri教授本人及欧美许多学者的努力，由此逐渐发展成为一类可描述事件之间的并发、依赖及因果等关系的数学模型，被研究学者称之为Petri网。Petri网理论最初主要应用于分布式系统的设计、协议的认证、计算机的并行处理及软件系统的建模和分析等计算机科学技术领域。然而历经50多年的研究发展，Petri网理论日益完善，被广泛应