一种电网故障诊断的算法1

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1、一种电网故障诊断算法作者单位摘要：本文提出1种多级流模型(multilevelflowmodel,MFM)和丿書发式规则结合的电网故障快速诊断算法，该方法以电网的故障报警作为诊断的输入，利用多级流模型分析报警事件Z间的相互关系，通过启发式规则定义报警事件预处理、报警事件信息融合的规则。木文方法克服了专家系统方法依赖有限的人工经验的不足，机器学习、神经网络方法分析规则需要训练的缺点，同时多级流模型图形化的建模方式较基于潮流模型的方法更为简单。采用EMS产牛的报警事件作为信息处理输入，大大提高了诊断的速度。通过IEEE9节点、14节、39节点以及两变电站作为算例，对该方法的有效性及实用性进行了

2、验证。关键词：多级流模型；丿】发式规则；电网；故障诊断中图分类号：0引言在实际电网中，电网某一故障发生时，能量管理系统(EMS)将产生一系列报警事件。这些报警事件实时性高，是故障诊断的亜要判据。但是，这-系列的报警事件时序上无规律，电网的拓扑结构、EMS系统的报警设置、其至负荷水平等都会影响报警事件的时序。加拿大魁北克区域调度中心研究了其调度区域内不同故障发生时，EMS系统在特定时间内产牛的报警事件数H⑴:变压器故障，2s中内150条报警记录；发电机故障，总计2000条报警记录，其中前5s,300条报警记录；雷暴，平均20条报警记录/s；两区域解裂，前5s,15000条报警记录。针对上述问

3、题，文献[2]指出电网报警事件筛选属于模式识别问题，采用神经网络方法能够辨识报警事件的根源。专家系统的方法10年前开始用于电网报警事件处理⑶⑷，文献⑸报道了最早的基于专家系统原理实现报警爭件筛选及故障诊断工程化系统。葡萄牙区域控制中心采用基于知识的方法实现了具备报警筛选功能的鏗能诊断模块⑹。上述方法的缺点是尢法保证所采用的规则对电网各种情况的完备性。基于模型的方法，例如潮流计算，具有粘确和广泛适川的优点，但是依赖人量的计算，耗时，诊断的时效性不高。Larsson博士从1990年前后开始相继提出多级流模型的概念、语法、语义、判断逻辑，经过近20年的发展该方法逐渐系统化。2(X)8年Larss

4、on博士跟瑞士电力公司合作，提出采用多级流模型分析电网的状态报警，该模型通过潮流及逻辑计算分析连续吋间内的状态报警Z间的相互关系⑺。然而基于模型的方法有其局限性，如灵活度不高、无法高效进行信息融合。本文采用多级流模型和启发式规则结合的方法來解决上述问题。多级流模型用以分析报警事件ZI'可的相互关系，启发式规则用于报警预处理、筛选后报警事件的信息融合。该方法同吋具备了基于模型的方法的规则完整性优点，乂体现了启发式规则的灵活性。1电网的多级流模型1.1多级流模型的相关概念多级流模型(MFM)的详细内容见于文献[8],⑼,[10],[11]。多级流模型本质上可以理解为一•种图形化的建模语言、川于

5、对复杂工业系统进行建模、报警分析、故障诊断。MFM模型的基本概念包括：廿标(goal),功能(function),以及物理元件(physicalcomponenl)。MFM模型川流结构來描述复杂系统的功能结构。MFM模型的流结构包括：能量流(energyflow),信息流(informationflow),物质流(massflow)。流结构的基本元素为功(functions),其符号见图lo©barrier栅栏*~>令transport传递Ostorage存储C2obalance平衡.)networkgoalsourceUsink网络目标源头吸收图1MFM模型的功能(functions)

6、符号Fig.1ThefunctionssymbolsofMFMmodel源t(source)、传递(transport)、存储(storage)、平衡(balance栅栏(barrier)>吸收(sink)等功能(function)相互连接后组成网络(network)o网络(network)通过特定关系跟日标(goal)关联。本文采用能量流(energyflow)对电网一次设备进行建模，信息流(infoirnationflow)对电网二次设备建模。1.2基于多级流模型对电网建模基丁•多级流模型对如图2所示的IEEE9节点标准系统进行建模，该系统包括发电机、母线、输电线及负荷等对彖。图2IE

7、EE9节点系统拓扑结构Fig.2ThetopologyofIEEE-9bussystem将IEEE9节点系统按照口标(goal)、功能(function)>物理元件(physicalcomponent)分解。该系统的目标(goal)概括为：G1：产生电能;G2：汇集、分配电能；G3：传输电能；G4：消耗电能;系统的功能(function)主要包括:F1：发;F2：汇集、分配电能；F3：输电；F4：用电；系统由以下物理元件