一種適用于高壓輸電網(wǎng)的電網(wǎng)故障診斷方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于高壓輸電網(wǎng)的電網(wǎng)故障診斷方法，步驟一，獲取電網(wǎng)中的開關(guān)量和電氣量信息；步驟二，由步驟一中得到的開關(guān)量和電氣量信息確定故障范圍；步驟三，根據(jù)保護(hù)信號(hào)到故障設(shè)備的關(guān)聯(lián)關(guān)系確定由所述步驟二得到的故障范圍內(nèi)的所有故障設(shè)備；步驟四，簡(jiǎn)化高壓電網(wǎng)的保護(hù)模型，建立IEC61850高壓電網(wǎng)模型；步驟五，根據(jù)步驟四中建立的高壓電網(wǎng)模型確定目標(biāo)函數(shù)，檢測(cè)步驟三中得到的故障設(shè)備中是否存在保護(hù)拒動(dòng)、開關(guān)拒動(dòng)的情況，得出保護(hù)動(dòng)作信息。基于繼電保護(hù)模型、錄波信息、開關(guān)的多源信息進(jìn)行故障診斷，大大地提高了定位的準(zhǔn)確性。
【專利說明】
一種適用于高壓輸電網(wǎng)的電網(wǎng)故障診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電網(wǎng)故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于高壓輸電網(wǎng)的電網(wǎng)故障 診斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高壓輸電線路故障診斷一直是電力系統(tǒng)研究者和電力設(shè)備制造商所關(guān)注的問題。 準(zhǔn)確的故障診斷對(duì)分析、查找故障原因以及處理電網(wǎng)故障起到重要的作用。但由于其環(huán)境 因素及電力系統(tǒng)本身的影響，高壓輸電線路的故障診斷仍有大量的工作需要進(jìn)一步完善。
[0003] 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，大量的電網(wǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)得以實(shí) 時(shí)地采集并發(fā)至控制中心。這為高壓輸電網(wǎng)的電網(wǎng)故障診斷的研究打下了牢固的基礎(chǔ)。目 前針對(duì)高壓輸電網(wǎng)的電網(wǎng)故障診斷中運(yùn)用的主要診斷方法有：
[0004] (1)基于專家系統(tǒng)的故障診斷方法；
[0005] (2)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法。
[0006] 以上方法在目前高壓電網(wǎng)故障自動(dòng)診斷中存在的主要問題：
[0007] 1.專家系統(tǒng)是根據(jù)電廠操作人員獲取電網(wǎng)故障診斷的基本知識(shí)，這對(duì)于形成完整 的專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存在一定的阻礙且由于知識(shí)的獲取依靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)，專家知識(shí)庫的 可靠性有待于驗(yàn)證。當(dāng)電網(wǎng)的層次和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，需要重新對(duì)專家知識(shí)庫進(jìn)行相應(yīng)的 修改工作，比較繁瑣。
[0008] 2.基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法的缺陷是如何建立精確度比較高的電網(wǎng)數(shù) 學(xué)模型，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法不具備表達(dá)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的功能，對(duì)于大型的輸電網(wǎng)此故障診斷算 法的實(shí)施存在一定的問題。
[0009] 3.目前的故障信息診斷系統(tǒng)的功能主要是集中在故障信息的錄制、通訊、采集和 管理上面。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010] 本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種適用于高壓輸電網(wǎng)的電網(wǎng)故障診 斷方法，基于繼電保護(hù)模型、錄波信息、開關(guān)的多源信息進(jìn)行故障診斷，大大地提高了定位 的準(zhǔn)確性。
[0011] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0012] -種適用于高壓輸電網(wǎng)的電網(wǎng)故障診斷方法，包括以下步驟：
[0013] 步驟一，獲取電網(wǎng)中的開關(guān)量和電氣量信息；
[0014] 步驟二，由步驟一中得到的開關(guān)量和電氣量信息確定故障范圍；
[0015] 步驟三，根據(jù)保護(hù)信號(hào)到故障設(shè)備的關(guān)聯(lián)關(guān)系確定由所述步驟二得到的故障范圍 內(nèi)的所有故障設(shè)備；
[0016] 步驟四，簡(jiǎn)化高壓電網(wǎng)的保護(hù)模型，建立基于IEC61850高壓電網(wǎng)模型；
[0017] 步驟五，根據(jù)步驟四中建立的高壓電網(wǎng)模型確定目標(biāo)函數(shù)，檢測(cè)步驟三中得到的 故障設(shè)備中是否存在保護(hù)拒動(dòng)、開關(guān)拒動(dòng)的情況，得出保護(hù)動(dòng)作信息。
[0018] 所述步驟一中，從EMS系統(tǒng)中采集開關(guān)、隔離開關(guān)的狀態(tài)信息，并提取保護(hù)裝置的 動(dòng)作信號(hào)。
[0019] 所述步驟二中，當(dāng)保護(hù)、重合閘、開關(guān)狀態(tài)發(fā)生動(dòng)作時(shí)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)調(diào)用相關(guān)保護(hù)或 錄波文件將其存儲(chǔ)于SQL數(shù)據(jù)庫中，選取合適的線路模型和算法進(jìn)行故障定位計(jì)算，從而確 定故障的范圍，縮小停電區(qū)域的范圍。
[0020] 高壓電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖中描述的各個(gè)設(shè)備與保護(hù)、開關(guān)之間的關(guān)系，根據(jù)高壓電 網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖以及步驟二中得到的故障范圍確定停電范圍內(nèi)所有設(shè)備。
[0021] 所述步驟四中，簡(jiǎn)化高壓電網(wǎng)的保護(hù)模型的方法包括：
[0022] 步驟1.1，依據(jù)CIM模型數(shù)據(jù)，獲取電網(wǎng)拓?fù)湫畔ⅲㄝ旊娋€路、變壓器與母線之 間的連接關(guān)系；
[0023] 步驟1.2,根據(jù)需要選取要監(jiān)測(cè)的設(shè)備，根據(jù)電網(wǎng)診斷系統(tǒng)的需要，主要考慮輸電 線路、變壓器及母線；
[0024] 步驟1.3,讀取各變電站的保護(hù)配置scd文件，獲得相關(guān)設(shè)備的保護(hù)信息情況，根據(jù) 保護(hù)裝置的原理組成、保護(hù)特性，確定設(shè)備的主保護(hù)、近后備保護(hù)，以及保護(hù)裝置中的遠(yuǎn)后 備信號(hào)；
[0025] 步驟1.4,根據(jù)電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中各設(shè)備之間的連接關(guān)系，確定遠(yuǎn)后備保護(hù)信號(hào)關(guān) 聯(lián)的設(shè)備，從而形成各設(shè)備關(guān)聯(lián)的主保護(hù)、近后備保護(hù)及遠(yuǎn)后備保護(hù)信號(hào)；
[0026] 步驟1.5,根據(jù)上述步驟的結(jié)果，形成最終的保護(hù)模型，包括保護(hù)信號(hào)的保護(hù)范圍、 關(guān)聯(lián)類型，保護(hù)裝置與開關(guān)信號(hào)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，保護(hù)裝置的保護(hù)范圍。
[0027] 建立基于IEC61850高壓電網(wǎng)模型的方法包括，
[0028] 步驟4.1，Γι為設(shè)備sn的主保護(hù);其中Γι為第i個(gè)設(shè)備的主保護(hù)，s n表示第η個(gè)設(shè)備;Γι =1和1^ = 0分別表示第;[個(gè)保護(hù)動(dòng)作和未動(dòng)作;(^=1和(^ = 0分別表示第;[個(gè)開關(guān)跳閘和未 跳閘；如果設(shè)備sn故障，保護(hù)η動(dòng)作，動(dòng)作結(jié)果為元件狀態(tài)：^ = ·ν,
[0029] 步驟4.2，^為設(shè)備sn的近后備保護(hù)，如果設(shè)備sn故障且其主保護(hù)^未動(dòng)，^應(yīng)動(dòng)作， 動(dòng)作結(jié)果為元件狀態(tài)~ (1-其主保護(hù)狀態(tài)）：C .其中，'表示邏輯與，能省略A表示主 保護(hù)未動(dòng)；VT表示設(shè)備故障狀態(tài)與主保護(hù)未動(dòng)的與值；
[0030] 步驟4.3，Γ1*第二后備保護(hù)，在其保護(hù)范圍內(nèi)為sn的臨近設(shè)備S1提供后備保護(hù)，根 據(jù)后備保護(hù)應(yīng)該動(dòng)作的情況得到第二后備保護(hù)的動(dòng)作結(jié)果；
[0031] 步驟4.4,根據(jù)以上得到的故障設(shè)備與保護(hù)動(dòng)作的關(guān)系，建立存在保護(hù)拒動(dòng)和誤動(dòng) 的61850高壓電網(wǎng)模型。
[0032] 所述步驟4.3中，第二后備保護(hù)的動(dòng)作結(jié)果=設(shè)備故障主保護(hù)第一后備保護(hù)未動(dòng) 作? [關(guān)聯(lián)設(shè)備1的狀態(tài)值~ (1-關(guān)聯(lián)路徑上開關(guān)1的狀態(tài)）Λ (1-關(guān)聯(lián)路徑上開關(guān)2的狀態(tài)） …]?…，具體公式為
其中，C1表不與設(shè)備Sn相關(guān)的開關(guān)。
[0033]存在保護(hù)拒動(dòng)和誤動(dòng)的61850高壓電網(wǎng)模型中對(duì)保護(hù)的狀態(tài)用公式(4)表示：
[0034] /· - p,di mi
[0035]
(4)
[0036] 其中，r表示保護(hù)集合，Pr表示保護(hù)期望動(dòng)作集合，巧.表示保護(hù)拒動(dòng)，?表示邏輯異 或，F(xiàn)表示保護(hù)r的非，m r= 1表示保護(hù)誤動(dòng)，mr = 0表示保護(hù)正常;dr= 1表示保護(hù)拒動(dòng)，反之 則為保護(hù)正常。
[0037]根據(jù)步驟建立的61850高壓電網(wǎng)模型確定目標(biāo)函數(shù)為：
[0038]
?5)
[0039] 其中，η為保護(hù)數(shù)量，m為開關(guān)數(shù)量為保期望狀態(tài)，色.為開關(guān)期望狀態(tài)；ω?Ν ω2、 ω3為權(quán)重，保障所判定的保護(hù)狀態(tài)準(zhǔn)確性，尋求判斷信息接近保護(hù)期望值，必須保證式(5) 取得最小值。
[0040] 采用粒子群算法進(jìn)行求解，得到最優(yōu)解，最優(yōu)解中求得S= {Si} = {si，S2，…，a} i = 1，2,…，L，si = l表示故障，si = 0表示設(shè)備正常;R= {ri} = {ri，r2,…，rn}，同樣的ri = l表示 保護(hù)動(dòng)作，反之為不動(dòng);C= {Ci} = {C1，C2，···，Cm}，Ci=l和Ci = 0分別表示開關(guān)斷開和正常； 乃-{#二以!乂2，"'乂人1 = 1表示保護(hù)保護(hù)拒動(dòng)，反正為正常；規(guī)={風(fēng)}=丨'，/^，~,，;} mri=l，反之為正常。其中，i，L，n，m，rdP為自然常數(shù);對(duì)公式(5)采用粒子群優(yōu)化算法求取 診斷結(jié)果；確定出 Sl、4、％,的值，根據(jù)求得的值判定故障設(shè)備、保護(hù)是否存在拒動(dòng)、誤動(dòng) 的現(xiàn)象。
[0041 ]本發(fā)明的有益效果：
[0042] 1.本發(fā)明建立了一種高壓輸電線路故障診斷技術(shù)，結(jié)合采集到的開關(guān)、保護(hù)動(dòng)作 信號(hào)、故障錄波信息情況判斷出故障設(shè)備，實(shí)現(xiàn)只有開關(guān)、保護(hù)動(dòng)作信息和故障錄波信息時(shí) 能夠進(jìn)行故障診斷。
[0043] 2.采用先進(jìn)算法，根據(jù)故障采集到的開關(guān)變量對(duì)故障進(jìn)行定位，根據(jù)定位確定發(fā) 生故障的范圍減小了查找設(shè)備保護(hù)范圍的工作效率。
[0044] 3同時(shí)能夠在保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)、開關(guān)失靈的情況下，快速的判斷出故障設(shè)備及位置。 最后反向推理策略來評(píng)價(jià)繼電保護(hù)及開關(guān)動(dòng)作是正確動(dòng)作、誤動(dòng)或拒動(dòng)，結(jié)果更加準(zhǔn)確。
【附圖說明】
[0045] 圖1為本實(shí)施例的故障診斷系統(tǒng)圖；
[0046] 圖2為本發(fā)明方法的程序流程框圖；
[0047] 圖3為描述保護(hù)信號(hào)與故障設(shè)備的關(guān)系的故障信息簡(jiǎn)化模型；
[0048] 圖4為本實(shí)施例的系統(tǒng)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0050]本發(fā)明提供的方法可以運(yùn)用于一個(gè)能進(jìn)行自動(dòng)故障診斷的系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1所示。該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、故障定位模塊、故障診斷模塊及保護(hù)動(dòng)作分析模塊，故障 診斷模塊從數(shù)據(jù)采集模塊獲取開關(guān)、保護(hù)的動(dòng)作信息，依據(jù)電網(wǎng)故障信息簡(jiǎn)化模型對(duì)電網(wǎng) 故障進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷，產(chǎn)生診斷結(jié)果。故障診斷模塊是程序的核心，故障信息簡(jiǎn)化模型為主要 的邏輯模型平臺(tái)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的信息源可能有兩類:EMS系統(tǒng)和故障信息系統(tǒng)。
[0051] 如圖2所示，一種適用于高壓輸電網(wǎng)的電網(wǎng)故障診斷方法，包括以下步驟：
[0052] 步驟一、由數(shù)據(jù)采集模塊獲取電網(wǎng)中的開關(guān)量、電氣量信息；
[0053] 步驟二、根據(jù)步驟一中的開關(guān)量、電氣量信息在故障定位模塊中確定故障范圍；
[0054] 步驟三、在故障診斷模塊中根據(jù)獲取的CIM模型中保護(hù)信號(hào)到故障設(shè)備的關(guān)聯(lián)關(guān) 系確定步驟二中故障范圍內(nèi)的故障設(shè)備；
[0055] 步驟四、簡(jiǎn)化高壓電網(wǎng)的保護(hù)模型，建立基于IEC61850高壓電網(wǎng)模型；
[0056]步驟五、在保護(hù)動(dòng)作分析模塊中，根據(jù)步驟四中建立的IEC61850高壓電網(wǎng)模型確 定目標(biāo)函數(shù)，利用粒子群算法求解目標(biāo)函數(shù)，得出保護(hù)動(dòng)作信息。
[0057]所述步驟一由數(shù)據(jù)采集模塊獲取電網(wǎng)中的開關(guān)量、電氣量信息。數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn) 發(fā)從EMS系統(tǒng)中采集開關(guān)、隔離開關(guān)的狀態(tài)信息，并提取保護(hù)裝置的動(dòng)作信號(hào)。
[0058]所述步驟二中，根據(jù)開關(guān)量信息確定故障范圍主要是在故障定位WebFL(Web-based Fault Location)模塊中完成，在根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊中獲得的開關(guān)量、保護(hù)信息通過 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)EMS采集的保護(hù)、重合閘、開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)保護(hù)、重合閘、開關(guān)狀態(tài)發(fā)生動(dòng)作時(shí)系統(tǒng)通 過與故障信息系統(tǒng)的接口，實(shí)時(shí)調(diào)用相關(guān)保護(hù)或錄波文件將其存儲(chǔ)于SQL數(shù)據(jù)庫中，自動(dòng)選 取合適的線路模型和算法進(jìn)行故障定位計(jì)算，從而確定故障的范圍，縮小停電區(qū)域的范圍。
[0059] 所述步驟四中，根據(jù)保護(hù)信號(hào)到故障設(shè)備的關(guān)聯(lián)關(guān)系確定步驟二中故障范圍內(nèi)的 故障設(shè)備，CIM模型中采用XML語言描述了高壓電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，故障診斷模塊通過讀取拓 撲結(jié)構(gòu)圖，根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中描述的各個(gè)設(shè)備與保護(hù)、開關(guān)之間的關(guān)系，確定停電范圍內(nèi)所有 設(shè)備；
[0060] 所述步驟四中，簡(jiǎn)化高壓電網(wǎng)的保護(hù)模型，建立基于61850的解析模型的具體方法 如下。
[0061] IEC61850高壓電網(wǎng)模型涉及電網(wǎng)的一次設(shè)備及其拓?fù)溥B接、監(jiān)控系統(tǒng)采集信息、 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等，模型復(fù)雜，而電網(wǎng)故障診斷系統(tǒng)根據(jù)保護(hù)動(dòng)作結(jié)果判斷故障設(shè)備，若基于 繼電保護(hù)的詳細(xì)模型實(shí)現(xiàn)，工作量極大而不實(shí)用。若忽略保護(hù)模型的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，而根據(jù) 保護(hù)的動(dòng)作特性決定的動(dòng)作結(jié)果和故障設(shè)備的邏輯關(guān)系建立一種反映電網(wǎng)故障特性的簡(jiǎn) 化模型，即把保護(hù)裝置模型作為一個(gè)"黑匣子"，根據(jù)其外部特性進(jìn)行故障診斷，可大大簡(jiǎn)化 故障診斷的過程。
[0062] 該簡(jiǎn)化模型的結(jié)構(gòu)組成如圖3所示。
[0063] 電網(wǎng)故障簡(jiǎn)化模型主要由保護(hù)動(dòng)作信號(hào)和故障設(shè)備、故障區(qū)域構(gòu)成以及它們之間 的邏輯關(guān)系組成，而邏輯關(guān)系主要有必然性、可能性兩種。根據(jù)產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作信號(hào)的情況、 邏輯關(guān)系可判斷出故障設(shè)備。在保護(hù)正常動(dòng)作，以及保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)、開關(guān)失靈等特殊條件 下也可進(jìn)行故障的判斷。
[0064] 高壓電網(wǎng)的保護(hù)簡(jiǎn)化模型的步驟如下。
[0065] 步驟1.1，依據(jù)CM模型數(shù)據(jù)，獲取電網(wǎng)拓?fù)湫畔?，主要是輸電線路、變壓器與母線 等設(shè)備之間的連接關(guān)系；
[0066] 步驟1.2，需要人工選取要監(jiān)測(cè)的設(shè)備，根據(jù)電網(wǎng)診斷系統(tǒng)的需要，主要考慮輸電 線路、變壓器、母線三種類型的設(shè)備，可以人工單個(gè)或成組選取；
[0067] 步驟1.3,讀取各變電站的保護(hù)配置文件(scd文件），獲得相關(guān)設(shè)備的保護(hù)配置情 況，根據(jù)保護(hù)裝置的原理組成、保護(hù)特性，確定設(shè)備的主保護(hù)、近后備保護(hù)，以及保護(hù)裝置中 的遠(yuǎn)后備信號(hào)；
[0068] 步驟1.4,根據(jù)電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中各設(shè)備之間的連接關(guān)系，確定遠(yuǎn)后備保護(hù)信號(hào)關(guān) 聯(lián)的設(shè)備，從而形成各設(shè)備關(guān)聯(lián)的主保護(hù)、近后備保護(hù)、遠(yuǎn)后備保護(hù)信號(hào)；
[0069] 步驟1.5,根據(jù)上述步驟的結(jié)果，形成最終的保護(hù)模型，包括保護(hù)信號(hào)的保護(hù)范圍 (關(guān)聯(lián)設(shè)備組）、關(guān)聯(lián)類型(可能性與確定性），保護(hù)裝置與開關(guān)信號(hào)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，保護(hù)裝置的 保護(hù)范圍等。
[0070] 建立IEC61850高壓電網(wǎng)模型的方法。
[0071] 假設(shè)ri為設(shè)備sn的主保護(hù)。其中ri為第i個(gè)設(shè)備的主保護(hù)，sn表示第η個(gè)設(shè)備。ri = l 或ri = 0分別表示第i個(gè)保護(hù)動(dòng)作或未動(dòng)作；ci = l或ci = 0分別表示第i個(gè)開關(guān)跳閘或未跳 閘。
[0072] 如果設(shè)備~故障，保護(hù)Γι動(dòng)作，動(dòng)作結(jié)果為元件狀態(tài)：
[0073] Ρη = Sn Q )
[0074] 設(shè)η為設(shè)備sn的近后備保護(hù)，如果設(shè)備sn故障且其主保護(hù)^未動(dòng)，^應(yīng)動(dòng)作，動(dòng)作結(jié) 果為元件狀態(tài)~(1-其注保護(hù)狀態(tài)）：
[0075] .孓.=? (2)
[0076] 其中，'表示邏輯與；5表示主保護(hù)未動(dòng)；表示設(shè)備故障狀態(tài)與主保護(hù)未動(dòng)的與 值。
[0077] 設(shè)ri為第二后備保護(hù)，在其保護(hù)范圍內(nèi)為sn的臨近設(shè)備si提供后備保護(hù)，有2種情 況后備保護(hù)應(yīng)該動(dòng)作，一種是設(shè)備發(fā)生故障，但主保護(hù)和第一后備保護(hù)均為動(dòng)作;另一種是 臨近設(shè)備 81發(fā)生動(dòng)作，但是路徑上的所有開關(guān)均未斷開。即第二后備保護(hù)的動(dòng)作結(jié)果=設(shè) 備故障主保護(hù)第一后備保護(hù)未動(dòng)作? [關(guān)聯(lián)設(shè)備1的狀態(tài)值~(1_關(guān)聯(lián)路徑上開關(guān)1的狀態(tài)Γ (1-關(guān)聯(lián)路徑上開關(guān)2的狀態(tài)?！璢?…，如下所示：
[0088] = 0.3,第一后備保護(hù)動(dòng)作。
[0089] >f = 0.2,第二后備保護(hù)動(dòng)作。
[0090] b)假設(shè)設(shè)備故障，但保護(hù)發(fā)生拒動(dòng)或誤動(dòng)。此時(shí)式(4)中的
[0091]
[0092] (5)
[0093] >發(fā)生誤動(dòng)時(shí)，mr=l，dr = 0,可能是主保護(hù)誤動(dòng)或是后備保護(hù)誤動(dòng)，此時(shí)令f = 0·1〇
[0094] _>發(fā)生拒動(dòng)時(shí)，mr = 0，dr=l，可能是主保護(hù)拒動(dòng)或是后備保護(hù)拒動(dòng)，令f = 0.05。
[0095] 所述步驟五中在保護(hù)動(dòng)作分析模塊中，根據(jù)步驟四中建立的IEC61850高壓電網(wǎng)模 型確定目標(biāo)函數(shù)，利用粒子群算法求解目標(biāo)函數(shù)，得出保護(hù)動(dòng)作信息。
[0096] 確立目標(biāo)函數(shù)。
[0097] . (5)
[0098] H=(S，R，C，M，D)
[0099] 其中，η為保護(hù)數(shù)量，m為開關(guān)數(shù)量。&為保期望狀態(tài)，&為開關(guān)期望狀態(tài)。ωι、ω2、 ω3為權(quán)重，自己設(shè)置為保障所判定的保護(hù)狀態(tài)準(zhǔn)確性，即尋求判斷信息接近保護(hù)期望值， 必須保證式(5)取得最小值。
[0100] 采用粒子群算法進(jìn)行求解，得到最優(yōu)解，最優(yōu)解中求得S= {Si} = {si，S2，…，a} i = 1，2,…，L，si = l表示故障，si = 0表示設(shè)備正常;R= {ri} = {ri，r2,…，rn}，同樣的ri = l表示 保護(hù)動(dòng)作，反之為不動(dòng);C={ci} = {C1，C2，···，Cm}，Ci=l和Ci = 0分別表示開關(guān)斷開和正常； 0=，…乂,丨，dri=1表示保護(hù)保護(hù)拒動(dòng)，反正為正常；Μ = …} mri=l，反之為正常。其中，i，L，n，m，rdP為自然常數(shù);對(duì)公式(5)采用粒子群優(yōu)化算法求取 診斷結(jié)果；確定出Sl、4、《,,的值，根據(jù)求得的值判定故障設(shè)備、保護(hù)是否存在拒動(dòng)、誤動(dòng) 的現(xiàn)象。
[0101] 粒子群優(yōu)化算法實(shí)質(zhì)上是模擬鳥群的捕食行為，是啟發(fā)式的一種搜索技術(shù)，通過 尋求全局最優(yōu)解，使粒子的軌跡向最優(yōu)解靠攏。通過不斷地更新，粒子向個(gè)體的最優(yōu)位置和 全局的最優(yōu)位置加速靠近，從而輸出最優(yōu)解。
[0102] 粒子尋優(yōu)遵循基本公式(6) - (7)
[0103] vd+i = civd+C2ri(d) (pi，d_xd)+C3r2(d) (pd_xd) (6)
[0104] xd+i = xd+vd+i (7)
[0105] 其中，xd為迭代d次時(shí)的粒子空間位置;vde [-Vmax，Vmax]，Vmax為常數(shù)，是迭代d次時(shí) 的粒子速度;Pi,d為個(gè)體軌跡最優(yōu)粒子;pd為局部最優(yōu)軌跡粒子;ri(d)、r2(d)是取值介于(0， 1)之間的隨機(jī)數(shù); C1、C2、C3為正數(shù)，保證粒子向最優(yōu)位置運(yùn)動(dòng)的權(quán)重，稱為學(xué)習(xí)因子。
[0106] 保護(hù)動(dòng)作分析模塊中對(duì)公式(5)采用粒子群算法進(jìn)行求解，得到最優(yōu)解，最優(yōu)解中 求得的s= {si，S2，···，sl}為故障設(shè)備集合，Si=l表示故障，Si = 0表示設(shè)備正常，R= {ri, Γ2,…，rn}為與S相關(guān)的保護(hù)集合，同樣的ri = l表示保護(hù)動(dòng)作，反之為不動(dòng);C= {ci，C2,…， Cm}表示與S相關(guān)的開關(guān)狀況，Cl = 0PCl = 0分別表示開關(guān)斷開或正常。
[0107]為驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確性，在一個(gè)具有28個(gè)元件，40個(gè)開關(guān)，124個(gè)保護(hù)的系統(tǒng)中進(jìn)行 算法的仿真，系統(tǒng)中的保護(hù)主要類型為主保護(hù)、遠(yuǎn)保護(hù)、開關(guān)失靈保護(hù)。如圖4所示。
[0108] 假設(shè)變壓器T7以及母線B6故障，T7的主保護(hù)17斤力作，開關(guān)CB36斷開，CB34拒動(dòng)，CB34的 失靈保護(hù)動(dòng)作，斷開開關(guān)CB 33、CB32,母線B6的主保護(hù)B6m動(dòng)作，開關(guān)CB 24、CB26、CB3Q動(dòng)作，線路 保護(hù)L3Rs、L4Rs動(dòng)作，開關(guān)CB28、CB27動(dòng)作。
[0109] 線路總長(zhǎng)度30km，經(jīng)故障診斷模塊定位確定出故障的停電范圍在15km處，劃定母 線B6和A4范圍內(nèi)，在這個(gè)范圍內(nèi)診斷故障設(shè)備，根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)確定停電區(qū)域內(nèi)的元件為:B6、 B7、B8、L7、L8，即 S = { SI，S2，S3，S4，S5 }。開關(guān)CB24、CB26、CB28、CB27、CB30、CB32、CB33、CB40、CB34，C = {S1，S2,…，S9}集合確定目標(biāo)函數(shù)(8)中的已知參數(shù)，粒子群的權(quán)重分別取《 1 = 0.7，《2=1.7， w3 = 120,采用離散粒子群算法進(jìn)行停電區(qū)域內(nèi)的故障設(shè)備。得到的診斷結(jié)果為變壓器s4 = 1，S1 = 1，即變壓器T7,母線B6同時(shí)發(fā)生故障;cU= 1，即開關(guān)CB34拒動(dòng)。診斷結(jié)果與發(fā)生的故 障相符。
[0110]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種適用于高壓輸電網(wǎng)的電網(wǎng)故障診斷方法，其特征是，包括W下步驟： 步驟一，獲取電網(wǎng)中的開關(guān)量和電氣量信息； 步驟二，由步驟一中得到的開關(guān)量和電氣量信息確定故障范圍； 步驟Ξ，根據(jù)保護(hù)信號(hào)到故障設(shè)備的關(guān)聯(lián)關(guān)系確定由所述步驟二得到的故障范圍內(nèi)的 所有故障設(shè)備； 步驟四，簡(jiǎn)化高壓電網(wǎng)的保護(hù)模型，建立IEC61850高壓電網(wǎng)模型； 步驟五，根據(jù)步驟四中建立的高壓電網(wǎng)模型確定目標(biāo)函數(shù)，檢測(cè)步驟Ξ中得到的故障 設(shè)備中是否存在保護(hù)拒動(dòng)、開關(guān)拒動(dòng)的情況，得出保護(hù)動(dòng)作信息。2. 如權(quán)利要求1所述一種適用于高壓輸電網(wǎng)的電網(wǎng)故障診斷方法，其特征是，所述步驟 一中，從EMS系統(tǒng)中采集開關(guān)、隔離開關(guān)的狀態(tài)信息，并提取保護(hù)裝置的動(dòng)作信號(hào)。3. 如權(quán)利要求1所述一種適用于高壓輸電網(wǎng)的電網(wǎng)故障診斷方法，其特征是，所述步驟 二中，當(dāng)保護(hù)、重合閩、開關(guān)狀態(tài)發(fā)生動(dòng)作時(shí)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)調(diào)用相關(guān)保護(hù)或錄波文件將其存儲(chǔ) 于S化數(shù)據(jù)庫中，選取合適的線路模型和算法進(jìn)行故障定位計(jì)算，從而確定故障的范圍，縮 小停電區(qū)域的范圍。4. 如權(quán)利要求1所述一種適用于高壓輸電網(wǎng)的電網(wǎng)故障診斷方法，其特征是，高壓電網(wǎng) 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖中描述的各個(gè)設(shè)備與保護(hù)、開關(guān)之間的關(guān)系，根據(jù)高壓電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖W 及步驟二中得到的故障范圍確定停電范圍內(nèi)所有設(shè)備。5. 如權(quán)利要求1所述一種適用于高壓輸電網(wǎng)的電網(wǎng)故障診斷方法，其特征是，所述步驟 四中，簡(jiǎn)化高壓電網(wǎng)的保護(hù)模型的方法包括： 步驟1.1，依據(jù)CIM模型數(shù)據(jù)，獲取電網(wǎng)拓?fù)湫畔?，包括輸電線路、變壓器與母線之間的 連接關(guān)系； 步驟1.2,根據(jù)需要選取要監(jiān)測(cè)的設(shè)備，根據(jù)電網(wǎng)診斷系統(tǒng)的需要，主要考慮輸電線路、 變壓器及母線； 步驟1.3,讀取各變電站的保護(hù)配置scd文件，獲得相關(guān)設(shè)備的保護(hù)配置情況，根據(jù)保護(hù) 裝置的原理組成、保護(hù)特性，確定設(shè)備的主保護(hù)、近后備保護(hù)，W及保護(hù)裝置中的遠(yuǎn)后備信 號(hào)； 步驟1.4,根據(jù)電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中各設(shè)備之間的連接關(guān)系，確定遠(yuǎn)后備保護(hù)信號(hào)關(guān)聯(lián)的 設(shè)備，從而形成各設(shè)備關(guān)聯(lián)的主保護(hù)、近后備保護(hù)及遠(yuǎn)后備保護(hù)信號(hào)； 步驟1.5,根據(jù)上述步驟的結(jié)果，形成最終的保護(hù)模型，包括保護(hù)信號(hào)的保護(hù)范圍、關(guān)聯(lián) 類型，保護(hù)裝置與開關(guān)信號(hào)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，保護(hù)裝置的保護(hù)范圍。6. 如權(quán)利要求1所述一種適用于高壓輸電網(wǎng)的電網(wǎng)故障診斷方法，其特征是，建立 IEC61850高壓電網(wǎng)模型的方法包括， 步驟4.1，ri為設(shè)備sn的主保護(hù)；其中ri為第i個(gè)設(shè)備的主保護(hù)，sn表示第η個(gè)設(shè)備;ri = 1 和ri = 0分別表示第i個(gè)保護(hù)動(dòng)作和未動(dòng)作；ci = l和ci = 0分別表示第i個(gè)開關(guān)跳閩和未跳 閩；如果設(shè)備Sn故障，保護(hù)η動(dòng)作，動(dòng)作結(jié)果為元件狀態(tài):巧=. 步驟4.2，η為設(shè)備Sn的近后備保護(hù)，如果設(shè)備Sn故障且其主保護(hù)ri未動(dòng)，η應(yīng)動(dòng)作，動(dòng)作 結(jié)果為元件狀態(tài)八（1-其主保護(hù)狀態(tài)）：馬=&，>"^其中，八表示邏輯與，能省略；6表示主保 護(hù)未動(dòng);·ν1表示設(shè)備故障狀態(tài)與主保護(hù)未動(dòng)的與值； 步驟4.3，ri為第二后備保護(hù)，在其保護(hù)范圍內(nèi)為sn的臨近設(shè)備SI提供后備保護(hù)，根據(jù)后 備保護(hù)應(yīng)該動(dòng)作的情況得到第二后備保護(hù)的動(dòng)作結(jié)果； 步驟4.4,根據(jù)W上得到的故障設(shè)備與保護(hù)動(dòng)作的關(guān)系，建立存在保護(hù)拒動(dòng)和誤動(dòng)的 IEC61850高壓電網(wǎng)模型。7. 如權(quán)利要求6所述一種適用于高壓輸電網(wǎng)的電網(wǎng)故障診斷方法，其特征是，所述步驟 4.3中，第二后備保護(hù)的動(dòng)作結(jié)果=設(shè)備故障主保護(hù)第一后備保護(hù)未動(dòng)作? [關(guān)聯(lián)設(shè)備1的 狀態(tài)值Λ(1-關(guān)聯(lián)路徑上開關(guān)1的狀態(tài)）Λ(1-關(guān)聯(lián)路徑上開關(guān)2的狀態(tài)）Λ···]?···，具體公 式為：癢中，C1表示與設(shè)備Sn相關(guān)的開關(guān)。8. 如權(quán)利要求7所述一種適用于高壓輸電網(wǎng)的電網(wǎng)故障診斷方法，其特征是，存在保護(hù) 拒動(dòng)和誤動(dòng)的IEC61850高壓電網(wǎng)模型中對(duì)保護(hù)的狀態(tài)用公式(4)表示：其中，r表示保護(hù)集合，Pr表示保護(hù)期望動(dòng)作集合，是表示保護(hù)拒動(dòng)，?表示邏輯異或，r 表示保護(hù)r的非，mr= 1表示保護(hù)誤動(dòng)，mr = 0表示保護(hù)正常;山=1表示保護(hù)拒動(dòng)，反之則為保 護(hù)正常。9. 如權(quán)利要求8所述一種適用于高壓輸電網(wǎng)的電網(wǎng)故障診斷方法，其特征是，根據(jù)步驟 建立的IEC61850高壓電網(wǎng)模型型確定目標(biāo)函數(shù)為：其中，η為保護(hù)數(shù)量，m為開關(guān)數(shù)量;A為保期望狀態(tài)，馬為開關(guān)期望狀態(tài)；ω 1、ω 2、ω 3為 權(quán)重，保障所判定的保護(hù)狀態(tài)準(zhǔn)確性，尋求判斷信息接近保護(hù)期望值，必須保證式(5)取得 最小值，對(duì)其采用粒子群優(yōu)化算法求取診斷結(jié)果，其中S為故障設(shè)備集合，R為與S相關(guān)的保 護(hù)集合，C為與S相關(guān)的開關(guān)狀況，D表示保護(hù)動(dòng)作信息集合，Μ表示保護(hù)誤動(dòng)與否的情況集 厶 1=1 〇10. 如權(quán)利要求9所述一種適用于高壓輸電網(wǎng)的電網(wǎng)故障診斷方法，其特征是，采用粒 子群算法進(jìn)行求解，得到最優(yōu)解，最優(yōu)解中求得s= {Si} = {S1，S2，···，sl} i = 1，2，···，L，Si = 1 表示故障，si = 0表示設(shè)備正常;R= {ri} = {η,η，···，Γη}，同樣的：Ti=l表示保護(hù)動(dòng)作，反之 為不動(dòng)；〔={。1} = {。1，。2，，，，，。111}，。1=1和。1 = 0分別表示開關(guān)斷開和正常； 1) = {.叫=:戰(zhàn)，4,，'''八}，山尸1表示保護(hù)保護(hù)拒動(dòng)，反正為正常;的={'耐=如,."/,:.'''."!,;,}";。=1， 反之為正常。其中，i，L，n，m，rn都為自然常數(shù);對(duì)公式（5)采用粒子群優(yōu)化算法求取診斷結(jié) 果;確定出的值，根據(jù)求得的值判定故障設(shè)備、保護(hù)是否存在拒動(dòng)、誤動(dòng)的現(xiàn)象。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK105974232SQ201610307329
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月10日
【發(fā)明人】劉春秀, 荊盼盼, 李振凱, 耿洪彬, 陳闊, 魏燕飛, 魏燕
【申請(qǐng)人】國網(wǎng)山東省電力公司德州供電公司