本發(fā)明涉及智能電網(wǎng)運(yùn)行與維護(hù)新技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種輸電網(wǎng)元件故障診斷方法。

背景技術(shù)：

輸電網(wǎng)故障診斷中存在的不確定性主要來自兩個(gè)方面:1、保護(hù)和斷路器跳閘的誤動和拒動；2、故障信息的誤報(bào)和漏報(bào)?；陂_關(guān)量的故障診斷方法對于保護(hù)和斷路器的拒動具有很好的容錯(cuò)效果，但是對與多位保護(hù)誤動的情況，普遍無法解決。例如兩個(gè)主保護(hù)誤動的情況，很難準(zhǔn)確判斷保護(hù)到底是正確動作還是誤動。主要原因是電力系統(tǒng)上送的保護(hù)信息為動作的保護(hù)信息，動作的保護(hù)信息是少量有限的。

故障診斷建立的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)通常采用保護(hù)節(jié)點(diǎn)和斷路器節(jié)點(diǎn)串聯(lián)的形式，這種模型構(gòu)造過于依賴保護(hù)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)出現(xiàn)保護(hù)信息缺失的時(shí)候，模型計(jì)算的可靠性降低。同時(shí)由于保護(hù)節(jié)點(diǎn)和斷路器節(jié)點(diǎn)的映射關(guān)系較為復(fù)雜，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的建模工作較為繁瑣。已有學(xué)者為了降低貝葉斯模型構(gòu)建的難度，根據(jù)保護(hù)類型對斷路器進(jìn)行分層處理。然而元件的不同保護(hù)范圍有交叉，相同的斷路器層可能對應(yīng)不同類型的保護(hù)。以保護(hù)類型作為分類標(biāo)準(zhǔn)，不能保證保護(hù)和斷路器之間的映射關(guān)系是一一對應(yīng)的。

因此，目前基于開關(guān)量的故障診斷方法雖然對于保護(hù)和斷路器的拒動具有很好的容錯(cuò)效果，但是對與多位保護(hù)誤動的情況，并不能有效挖掘診斷信息，故障識別率低，且故障診斷建立的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)由于各節(jié)點(diǎn)之間映射關(guān)系復(fù)雜，建模工作極為繁瑣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種輸電網(wǎng)元件故障診斷方法，解決了目前基于開關(guān)量的故障診斷方法雖然對于保護(hù)和斷路器的拒動具有很好的容錯(cuò)效果，但是對與多位保護(hù)誤動的情況，并不能有效挖掘診斷信息，故障識別率低，且故障診斷建立的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)由于各節(jié)點(diǎn)之間映射關(guān)系復(fù)雜，建模工作極為繁瑣的技術(shù)問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種輸電網(wǎng)元件故障診斷方法，包括：

通過對斷路器進(jìn)行分層處理進(jìn)行基于故障隔離的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型對保護(hù)和斷路器節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型建模處理；

通過保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型根據(jù)預(yù)置冗余度指標(biāo)和預(yù)置容錯(cuò)度指標(biāo)進(jìn)行基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的輸電網(wǎng)元件故障診斷評估。

優(yōu)選地，通過對斷路器進(jìn)行分層處理進(jìn)行基于故障隔離的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型對保護(hù)和斷路器節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型建模處理之前還包括：

通過預(yù)置系統(tǒng)的輸電網(wǎng)元件的拓?fù)潢P(guān)系和斷路器跳閘信息確定輸電網(wǎng)元件中的可疑元件；

根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系基于可疑元件將斷路器分層為相連近端斷路器層、相連遠(yuǎn)端斷路器層、相鄰近端斷路器層、相鄰遠(yuǎn)端斷路器層結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，根據(jù)所述相連近端斷路器層、所述相連遠(yuǎn)端斷路器層、所述相鄰近端斷路器層、所述相鄰遠(yuǎn)端斷路器層確定對應(yīng)的各層保護(hù)信息，所述保護(hù)信息包括保護(hù)動作信息和保護(hù)輸出信息；

根據(jù)所述相連近端斷路器層、所述相連遠(yuǎn)端斷路器層、所述相鄰近端斷路器層、所述相鄰遠(yuǎn)端斷路器層及確定的所述各層保護(hù)信息，建立所述可疑元件對應(yīng)的包含有保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型的基于故障隔離的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型。

優(yōu)選地，根據(jù)所述相連近端斷路器層、所述相連遠(yuǎn)端斷路器層、所述相鄰近端斷路器層、所述相鄰遠(yuǎn)端斷路器層及確定的所述各層保護(hù)信息，建立所述可疑元件對應(yīng)的包含有保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型的基于故障隔離的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型之前還包括：

根據(jù)保護(hù)輸出信息的輸出時(shí)間，以及相連近端斷路器層、相連遠(yuǎn)端斷路器層、相鄰近端斷路器層、相鄰遠(yuǎn)端斷路器層之間的斷路器動作時(shí)間關(guān)系進(jìn)行預(yù)置時(shí)序檢測，二次確定可疑元件的故障信息。

優(yōu)選地，通過所述保護(hù)模型和所述斷路器節(jié)點(diǎn)模型根據(jù)預(yù)置冗余度指標(biāo)和預(yù)置容錯(cuò)度指標(biāo)進(jìn)行基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的輸電網(wǎng)元件故障診斷評估具體包括：

通過保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型對可疑元件進(jìn)行貝葉斯計(jì)算；

根據(jù)預(yù)置冗余度指標(biāo)和預(yù)置容錯(cuò)度指標(biāo)進(jìn)行基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的輸電網(wǎng)元件故障診斷評估。

本實(shí)施例中提供的一種輸電網(wǎng)元件故障診斷裝置，包括：

建模單元，用于通過對斷路器進(jìn)行分層處理進(jìn)行基于故障隔離的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型對保護(hù)和斷路器節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型建模處理；

分析診斷單元，用于通過保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型根據(jù)預(yù)置冗余度指標(biāo)和預(yù)置容錯(cuò)度指標(biāo)進(jìn)行基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的輸電網(wǎng)元件故障診斷評估。

優(yōu)選地，輸電網(wǎng)元件故障診斷裝置還包括：

第一確定單元，用于通過預(yù)置系統(tǒng)的輸電網(wǎng)元件的拓?fù)潢P(guān)系和斷路器跳閘信息確定輸電網(wǎng)元件中的可疑元件；

分層處理單元，用于根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系基于可疑元件將斷路器分層為相連近端斷路器層、相連遠(yuǎn)端斷路器層、相鄰近端斷路器層、相鄰遠(yuǎn)端斷路器層結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，建模單元具體包括：

第二確定子單元，用于根據(jù)相連近端斷路器層、相連遠(yuǎn)端斷路器層、相鄰近端斷路器層、相鄰遠(yuǎn)端斷路器層確定對應(yīng)的各層保護(hù)信息，保護(hù)信息包括保護(hù)動作信息和保護(hù)輸出信息；

建模子單元，用于根據(jù)相連近端斷路器層、相連遠(yuǎn)端斷路器層、相鄰近端斷路器層、相鄰遠(yuǎn)端斷路器層及確定的各層保護(hù)信息，以及建立可疑元件對應(yīng)的包含有保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型的基于故障隔離的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型。

優(yōu)選地，輸電網(wǎng)元件故障診斷裝置還包括：

時(shí)序檢測單元，用于根據(jù)保護(hù)輸出信息的輸出時(shí)間，以及相連近端斷路器層、相連遠(yuǎn)端斷路器層、相鄰近端斷路器層、相鄰遠(yuǎn)端斷路器層之間的斷路器動作時(shí)間關(guān)系進(jìn)行預(yù)置時(shí)序檢測，二次確定可疑元件的故障信息。

優(yōu)選地，分析診斷單元具體包括：

計(jì)算子單元，用于通過保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型對所述可疑元件進(jìn)行貝葉斯計(jì)算；

分析診斷子單元，用于根據(jù)預(yù)置冗余度指標(biāo)和預(yù)置容錯(cuò)度指標(biāo)進(jìn)行基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的輸電網(wǎng)元件故障診斷評估。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種輸電網(wǎng)元件故障診斷方法，包括：通過對斷路器進(jìn)行分層處理進(jìn)行基于故障隔離的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型對保護(hù)和斷路器節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型建模處理；通過所述保護(hù)模型和所述斷路器節(jié)點(diǎn)模型根據(jù)預(yù)置冗余度指標(biāo)和預(yù)置容錯(cuò)度指標(biāo)進(jìn)行基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的輸電網(wǎng)元件故障診斷評估，解決了目前基于開關(guān)量的故障診斷方法雖然對于保護(hù)和斷路器的拒動具有很好的容錯(cuò)效果，但是對與多位保護(hù)誤動的情況，并不能有效挖掘診斷信息，故障識別率低，且故障診斷建立的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)由于各節(jié)點(diǎn)之間映射關(guān)系復(fù)雜，建模工作極為繁瑣的技術(shù)問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種輸電網(wǎng)元件故障診斷方法的一個(gè)實(shí)施例流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種輸電網(wǎng)元件故障診斷方法的另一個(gè)實(shí)施例流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種輸電網(wǎng)元件故障診斷方法的另一個(gè)實(shí)施例流程示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種輸電網(wǎng)元件故障診斷方法的另一個(gè)實(shí)施例流程示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種輸電網(wǎng)元件故障診斷裝置的一個(gè)實(shí)施例流程示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種輸電網(wǎng)元件故障診斷裝置的另一個(gè)實(shí)施例流程示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種簡單的電網(wǎng)接線圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種貝葉斯故障隔離模型；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種給予故障隔離的貝葉斯故障模型；

圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的故障信息和分析框架；

圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)果；

圖12為本發(fā)明實(shí)施例提供的時(shí)序處理流程圖；

圖示說明，1斷路器隔離模型，2相連近端斷路器層，3母聯(lián)斷路器，4相鄰近端斷路器層，5相鄰遠(yuǎn)端斷路器層，6元件，7斷路器隔離，8保護(hù)隔離，9相連近端層，10相連遠(yuǎn)端層，11相鄰近端層，12相鄰遠(yuǎn)端層，13保護(hù)動作信息，14保護(hù)輸出信息，t0保護(hù)啟動信號，t1主保護(hù)，t2近后備保護(hù)，t3遠(yuǎn)后備保護(hù),15歷史數(shù)據(jù)庫，16數(shù)據(jù)庫，17系統(tǒng)拓?fù)洌?8跳閘信息，19保護(hù)信息系統(tǒng)，20啟動信號，21動作信息，22輸出信息，23拓?fù)浞治觯?4停電區(qū)域，25可疑元件集合，26信息集合，27時(shí)序檢測，28斷路器隔離，29保護(hù)隔離，30構(gòu)建診斷模型，31遠(yuǎn)后備保護(hù)a,32遠(yuǎn)后備保護(hù)b，33遠(yuǎn)后備保護(hù)c。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種輸電網(wǎng)元件故障診斷方法，用于解決目前基于開關(guān)量的故障診斷方法雖然對于保護(hù)和斷路器的拒動具有很好的容錯(cuò)效果，但是對與多位保護(hù)誤動的情況，并不能有效挖掘診斷信息，故障識別率低，且故障診斷建立的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)由于各節(jié)點(diǎn)之間映射關(guān)系復(fù)雜，建模工作極為繁瑣的技術(shù)問題。

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而非全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種輸電網(wǎng)元件故障診斷方法的一個(gè)實(shí)施例包括：

101、通過對斷路器進(jìn)行分層處理進(jìn)行基于故障隔離的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型對保護(hù)和斷路器節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型建模處理；

在進(jìn)行保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型建模處理前，需要對斷路器進(jìn)行分層處理，再進(jìn)行基于故障隔離的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型對保護(hù)和斷路器節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型建模處理。

102、通過保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型根據(jù)預(yù)置冗余度指標(biāo)和預(yù)置容錯(cuò)度指標(biāo)進(jìn)行基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的輸電網(wǎng)元件故障診斷評估。

在建模成功后，需要通過保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型根據(jù)預(yù)置冗余度指標(biāo)和預(yù)置容錯(cuò)度指標(biāo)進(jìn)行基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的輸電網(wǎng)元件故障診斷評估。

本實(shí)施例中，通過對斷路器進(jìn)行分層處理進(jìn)行基于故障隔離的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型對保護(hù)和斷路器節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型建模處理；進(jìn)而通過保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型根據(jù)預(yù)置冗余度指標(biāo)和預(yù)置容錯(cuò)度指標(biāo)進(jìn)行基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的輸電網(wǎng)元件故障診斷評估，解決了目前基于開關(guān)量的故障診斷方法雖然對于保護(hù)和斷路器的拒動具有很好的容錯(cuò)效果，但是對與多位保護(hù)誤動的情況，并不能有效挖掘診斷信息，故障識別率低，且故障診斷建立的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)由于各節(jié)點(diǎn)之間映射關(guān)系復(fù)雜，建模工作極為繁瑣的技術(shù)問題。

上面是對輸電網(wǎng)元件故障診斷方法進(jìn)行的描述，下面將對輸電網(wǎng)元件故障診斷方法的具體過程進(jìn)行詳細(xì)的描述，請參閱圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種輸電網(wǎng)元件故障診斷方法的另一個(gè)實(shí)施例包括：

201、通過預(yù)置系統(tǒng)的輸電網(wǎng)元件的拓?fù)潢P(guān)系和斷路器跳閘信息確定輸電網(wǎng)元件中的可疑元件；

從SCADA系統(tǒng)即可獲取系統(tǒng)拓?fù)浜蛿嗦菲魈l信息。如果斷路器跳閘信息是完整的，所有故障元件就在停電區(qū)域內(nèi)。通過簡單的接線分析即可獲得停電區(qū)域內(nèi)的元件集合。

202、根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系基于可疑元件將斷路器分層為相連近端斷路器層、相連遠(yuǎn)端斷路器層、相鄰近端斷路器層、相鄰遠(yuǎn)端斷路器層結(jié)構(gòu)；

基于開關(guān)量的故障診斷不但需要知道相關(guān)斷路器的狀態(tài)，同時(shí)獲得合理正確的斷路器拓?fù)潢P(guān)系是描述和表達(dá)診斷模型的關(guān)鍵。尤其在使用貝葉斯網(wǎng)的方法中，模型的拓?fù)潢P(guān)系能夠直觀地表明故障發(fā)生后保護(hù)和斷路器的動作過程。本方法以元件和斷路器的拓?fù)潢P(guān)系為依托，將斷路器分層處理。綜合考慮電網(wǎng)的各種故障情形，通常故障發(fā)生后會波及到元件所在線路以及元件的相鄰線路。本方法對與元件相連和相鄰的線路上的斷路器進(jìn)行分層。根據(jù)元件的拓?fù)潢P(guān)系，斷路器層可以化分成：相連近端斷路器層、相連遠(yuǎn)端斷路器層、相鄰近端斷路器層、相鄰遠(yuǎn)端斷路器層?！跋噙B”表示斷路器所在線路與元件直接相連，“相鄰”表示斷路器在元件相鄰線路上。近端和遠(yuǎn)端是相對于診斷元件來說的，靠近元件側(cè)的斷路器為近端斷路器，遠(yuǎn)離元件側(cè)的為遠(yuǎn)端斷路器。線路和變壓器各側(cè)只有近端斷路器，其對應(yīng)的遠(yuǎn)端斷路器在相鄰線路上。元件與斷路器間的對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

表1診斷元件和斷路器的拓?fù)潢P(guān)系

在拓?fù)浞治鲋校?dāng)單個(gè)斷路器兩側(cè)的元件均是母線的時(shí)候，該斷路器為母聯(lián)斷路器。由于母聯(lián)斷路器的特殊性，僅當(dāng)元件是母線時(shí)，母聯(lián)斷路器屬于相連近端斷路器層；當(dāng)元件是線路或者變壓器的時(shí)候，母聯(lián)斷路器不參與斷路器分層。

以圖7母線B1作為診斷元件為例，B1和B2由母聯(lián)開關(guān)CB5相連，兩個(gè)母線可以看成同一個(gè)節(jié)點(diǎn)。因此與母線B1和B2的斷路器層相同。與母線直接相連的線路有L2,L5和變壓器T1的所在線路。母聯(lián)斷路器CB5和斷路器CB4,CB6,CB16屬于相連近端斷路器層；相應(yīng)的斷路器為CB3，CB7和CB15屬于相連遠(yuǎn)端斷路器層；母線的相鄰線路與相連線路相隔一個(gè)母線，它們分別是線路L1，L3和L4。對應(yīng)的斷路器CB2，CB8，CB14屬于相鄰近端斷路器層。同理CB1，CB13，CB9和CB11屬于相鄰遠(yuǎn)端斷路器層。圖7各元件的斷路器分層如表2所示。由于相鄰線路和相連線路均可以通過母線與元件的位置區(qū)分，因此簡單的拓?fù)浞治鼍涂梢酝瓿稍煌瑪嗦菲鲗拥姆诸悺?/p>

表2部分元件與斷路器的拓?fù)潢P(guān)系

盡管斷路器的分層是按照拓?fù)浞治龅姆椒?gòu)造，但是不同層次的斷路器反映的是不同保護(hù)的動作范圍。例如線路的主保護(hù)和近后備保護(hù)通常跳開的斷路器處于線路的相連近端斷路器層。當(dāng)相連近端斷路器層的斷路器拒動時(shí)，失靈保護(hù)跳開的斷路器為相鄰近端斷路器層。當(dāng)主保護(hù)和近后備保護(hù)同時(shí)檢測故障失敗，遠(yuǎn)后備保護(hù)跳開的斷路器通常屬于元件的相鄰遠(yuǎn)端斷路器層。所以當(dāng)故障發(fā)生后，一定是相連近端斷路器層優(yōu)先動作其次是其它斷路器層相對于故障元件由近到遠(yuǎn)依次動作。由于保護(hù)的配置會隨著電壓等級和地方的保護(hù)方案有所不同。同時(shí)失靈保護(hù)層并不是所有電壓等級都有配置，所以這種對應(yīng)關(guān)系并不是絕對正確的。但是繼電保護(hù)配置符合選擇性要求，滿足盡可能縮小停電范圍的要求。因此從拓?fù)浞治龅慕嵌葘嗦菲鬟M(jìn)行分層處理能夠很好地契合現(xiàn)實(shí)故障的處理模式。電網(wǎng)拓?fù)浞治鲆延谐墒斓姆椒ǎ唵蔚厮阉魉惴ň涂梢酝瓿蓪Σ煌臄嗦菲鞣謱?。按照拓?fù)浞治龅慕嵌冗M(jìn)行斷路器分層處理大大降低了故障診斷建模的難度。

203、通過對斷路器進(jìn)行分層處理進(jìn)行基于故障隔離的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型對保護(hù)和斷路器節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型建模處理；

在進(jìn)行保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型建模處理前，需要對斷路器進(jìn)行分層處理，再進(jìn)行基于故障隔離的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型對保護(hù)和斷路器節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型建模處理。

204、通過保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型根據(jù)預(yù)置冗余度指標(biāo)和預(yù)置容錯(cuò)度指標(biāo)進(jìn)行基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的輸電網(wǎng)元件故障診斷評估。

在建模成功后，需要通過保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型根據(jù)預(yù)置冗余度指標(biāo)和預(yù)置容錯(cuò)度指標(biāo)進(jìn)行基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的輸電網(wǎng)元件故障診斷評估。

本實(shí)施例中通過預(yù)置系統(tǒng)的輸電網(wǎng)元件的拓?fù)潢P(guān)系和斷路器跳閘信息確定輸電網(wǎng)元件中的可疑元件，從SCADA系統(tǒng)即可獲取系統(tǒng)拓?fù)浜蛿嗦菲魈l信息，如果斷路器跳閘信息是完整的，所有故障元件就在停電區(qū)域內(nèi)，從簡單的接線分析即可獲得停電區(qū)域內(nèi)的元件集合，根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系基于可疑元件將斷路器分層為相連近端斷路器層、相連遠(yuǎn)端斷路器層、相鄰近端斷路器層、相鄰遠(yuǎn)端斷路器層結(jié)構(gòu)，解決了貝葉斯網(wǎng)絡(luò)建模工作較為繁瑣，保護(hù)節(jié)點(diǎn)和斷路器節(jié)點(diǎn)的映射關(guān)系較為復(fù)雜，很難契合現(xiàn)實(shí)故障的處理模式的技術(shù)問題。

上面是對輸電網(wǎng)元件故障診斷方法進(jìn)行的描述，下面將對通過對斷路器進(jìn)行分層處理進(jìn)行基于故障隔離的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型對保護(hù)和斷路器節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型建模處理的具體過程進(jìn)行詳細(xì)的描述，請參閱圖3，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種輸電網(wǎng)元件故障診斷方法的另一個(gè)實(shí)施例包括：

301、通過預(yù)置系統(tǒng)的輸電網(wǎng)元件的拓?fù)潢P(guān)系和斷路器跳閘信息確定輸電網(wǎng)元件中的可疑元件；

302、根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系基于可疑元件將斷路器分層為相連近端斷路器層、相連遠(yuǎn)端斷路器層、相鄰近端斷路器層、相鄰遠(yuǎn)端斷路器層結(jié)構(gòu)；

303、根據(jù)相連近端斷路器層、相連遠(yuǎn)端斷路器層、相鄰近端斷路器層、相鄰遠(yuǎn)端斷路器層確定對應(yīng)的各層保護(hù)信息，保護(hù)信息包括保護(hù)動作信息和保護(hù)輸出信息；

表3保護(hù)與元件的初始關(guān)系表

出口動作的保護(hù)類型主要有主保護(hù)、近后備保護(hù)和遠(yuǎn)后備保護(hù)三類，具體分類方式如表格3所示，因此保護(hù)類型的判定根據(jù)保護(hù)所在的位置先進(jìn)行預(yù)設(shè)，根據(jù)斷路器層判斷保護(hù)類型的根據(jù)如表格4所示，需要注意的是，如果多個(gè)保護(hù)動作，且屬于同一種保護(hù)類型，僅保留最早動作的保護(hù)信息作為故障診斷的有效信息，根據(jù)表格4可以初始化保護(hù)的類型。

表4斷路器層對應(yīng)的參考時(shí)標(biāo)

304、根據(jù)相連近端斷路器層、相連遠(yuǎn)端斷路器層、相鄰近端斷路器層、相鄰遠(yuǎn)端斷路器層及確定的各層保護(hù)信息，建立可疑元件對應(yīng)的包含有保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型的基于故障隔離的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型；

基于故障隔離的貝葉斯模型最大的特點(diǎn)在于保護(hù)和斷路器節(jié)點(diǎn)不再是串聯(lián)的關(guān)系，它們分別由斷路器隔離和保護(hù)隔離兩部分組成。斷路器隔離和保護(hù)隔離描述的是元件的狀態(tài)。當(dāng)元件被斷路器隔離時(shí)，元件處于無源區(qū)域，即元件處于停電狀態(tài)。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型反映了故障發(fā)生后，元件附近斷路器跳閘行動與預(yù)期動作之間的接近程度，斷路器隔離的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)由斷路器的根節(jié)點(diǎn)和4層斷路器節(jié)點(diǎn)相繼連接而成，斷路器一旦分層，斷路器隔離的模型也就相應(yīng)完成了，如圖8所示，每一個(gè)柱形圖代表斷路器的節(jié)點(diǎn)，線路L2的斷路器隔離模型分別由4層斷路器節(jié)點(diǎn)相繼連接而成。它們的結(jié)構(gòu)完全符合實(shí)際斷路器的空間分布。斷路器隔離僅僅是元件故障的必要條件。當(dāng)存在斷路器拒動或者發(fā)生多重故障的時(shí)候，被斷路器隔離的元件數(shù)量就會超過故障元件的數(shù)量。此時(shí)無法確定故障元件，需要進(jìn)一步參考保護(hù)信息。

電壓等級在220kV及以上的電網(wǎng)，以及部分重要110kV的線路，繼電保護(hù)應(yīng)遵循相互獨(dú)立的原則按雙重化配置；兩套保護(hù)裝置完整、獨(dú)立，安裝在各自柜中，每套保護(hù)裝置都配置了完整的主后備保護(hù)。因此每當(dāng)出現(xiàn)故障，保護(hù)信息系統(tǒng)會收到兩套保護(hù)裝置上傳的數(shù)據(jù)，包括兩套裝置的啟動信號、保護(hù)動作的信息和其中一套保護(hù)裝置的保護(hù)出口信息。假設(shè)保護(hù)裝置A為保護(hù)出口動作的裝置，保護(hù)裝置B為另一套互為備用的保護(hù)裝置。本文構(gòu)建由三部分組成的保護(hù)隔離模型，如圖9的右邊分支。第一部分是保護(hù)裝置B的啟動信息；第二部分是保護(hù)裝置B的動作信息；第三部分是保護(hù)裝置A的保護(hù)出口動作信息。裝置A的保護(hù)出口動作信息對應(yīng)于斷路器的跳閘，而保護(hù)啟動信息和動作信息屬于冗余的保護(hù)信息。

保護(hù)隔離意味著元件各側(cè)的斷路器(無論屬于哪個(gè)斷路器層)均有對應(yīng)的保護(hù)出口動作，保護(hù)類型符合繼電保護(hù)的選擇性要求。當(dāng)元件同時(shí)被斷路器隔離和保護(hù)隔離，可以確定元件發(fā)生故障。在保護(hù)隔離模型中，本方法考慮了保護(hù)裝置的啟動信息和保護(hù)的雙重配置。本文從斷路器隔離和保護(hù)隔離兩部分進(jìn)行故障診斷的建模，基于故障隔離的貝葉斯模型如圖9所示。

305、通過所述保護(hù)模型和所述斷路器節(jié)點(diǎn)模型根據(jù)預(yù)置冗余度指標(biāo)和預(yù)置容錯(cuò)度指標(biāo)進(jìn)行基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的輸電網(wǎng)元件故障診斷評估。

本實(shí)施例中通過根據(jù)相連近端斷路器層、相連遠(yuǎn)端斷路器層、相鄰近端斷路器層、相鄰遠(yuǎn)端斷路器層確定對應(yīng)的各層保護(hù)信息，保護(hù)信息包括保護(hù)動作信息和保護(hù)輸出信息，根據(jù)相連近端斷路器層、相連遠(yuǎn)端斷路器層、相鄰近端斷路器層、相鄰遠(yuǎn)端斷路器層及確定的各層保護(hù)信息，建立可疑元件對應(yīng)的包含有保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型的基于故障隔離的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，解決了傳統(tǒng)模型對保護(hù)節(jié)點(diǎn)的依賴性，保護(hù)模型考慮的保護(hù)的雙重配置，將保護(hù)啟動信號和備用保護(hù)的動作信號作為診斷信息增加了故障診斷的信息冗余，提高了算法應(yīng)對異常信息的能力。

上面是對輸電網(wǎng)元件故障診斷方法進(jìn)行的描述，下面將對輸電網(wǎng)元件故障診斷方法的具體過程進(jìn)行詳細(xì)的描述，請參閱圖4，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種輸電網(wǎng)元件故障診斷方法的另一個(gè)實(shí)施例包括：

401、通過預(yù)置系統(tǒng)的輸電網(wǎng)元件的拓?fù)潢P(guān)系和斷路器跳閘信息確定輸電網(wǎng)元件中的可疑元件；

402、根據(jù)所述拓?fù)潢P(guān)系基于所述可疑元件將所述斷路器分層為相連近端斷路器層、相連遠(yuǎn)端斷路器層、相鄰近端斷路器層、相鄰遠(yuǎn)端斷路器層結(jié)構(gòu)；

403、根據(jù)所述相連近端斷路器層、所述相連遠(yuǎn)端斷路器層、所述相鄰近端斷路器層、所述相鄰遠(yuǎn)端斷路器層確定對應(yīng)的各層保護(hù)信息，所述保護(hù)信息包括保護(hù)動作信息和保護(hù)輸出信息；

404、根據(jù)保護(hù)輸出信息的輸出時(shí)間，以及相連近端斷路器層、相連遠(yuǎn)端斷路器層、相鄰近端斷路器層、相鄰遠(yuǎn)端斷路器層之間的斷路器動作時(shí)間關(guān)系進(jìn)行預(yù)置時(shí)序檢測，二次確定可疑元件的故障信息。

時(shí)序處理的目的是為了確認(rèn)故障信息的準(zhǔn)確性。本方法的時(shí)序檢測主要檢測保護(hù)的出口時(shí)間和不同斷路器層之間斷路器動作時(shí)間的關(guān)系。保護(hù)隔離模型中的保護(hù)啟動時(shí)間和動作時(shí)間屬于冗余的保護(hù)信息，因此不做時(shí)序檢測。

表5保護(hù)與元件的初始關(guān)系表

出口動作的保護(hù)類型主要有主保護(hù)、近后備保護(hù)和遠(yuǎn)后備保護(hù)三類。由于保護(hù)類型和保護(hù)名稱不能一一對應(yīng)的匹配，因此保護(hù)類型的判定根據(jù)保護(hù)所在的位置先進(jìn)行預(yù)設(shè)，最后通過時(shí)序檢測進(jìn)行驗(yàn)證。保護(hù)類型的預(yù)設(shè)方式如表格5所示。需要注意的是，如果多個(gè)保護(hù)動作，且屬于同一種保護(hù)類型，僅保留最早動作的保護(hù)信息作為故障診斷的有效信息。當(dāng)時(shí)序關(guān)系滿足式2的時(shí)候，保護(hù)類型的分類才是有效的。不滿足式1的保護(hù)信息，將其狀態(tài)置零，從而避免錯(cuò)誤信息參與故障概率的計(jì)算。

其中T代表保護(hù)出口的時(shí)間,m代表主保護(hù),n為近后備保護(hù),f為遠(yuǎn)后備保護(hù)。

正常情況下，保護(hù)輸出跳閘信號后斷路器會在60ms內(nèi)斷開?？紤]到通訊系統(tǒng)的延遲和設(shè)備的老化，將100ms作為保護(hù)和斷路器間的時(shí)延，如式6所示。

其中TP是保護(hù)輸出信號的時(shí)間，TCBi為斷路器的跳閘時(shí)間，不同的斷路器層通過不同類型保護(hù)的TP作為時(shí)序檢測的參考時(shí)間，其中TP的選擇如表6所示。i代表同一斷路器層中的斷路器編號。

表6斷路器層對應(yīng)的參考時(shí)標(biāo)

在保護(hù)輸出信號中，滿足式1的保護(hù)輸出時(shí)間被選為參考時(shí)間Tp。同一斷路器層中的各斷路器時(shí)間Tci均會與相應(yīng)的參考時(shí)間Tp進(jìn)行比較，不滿足式2的斷路器信息將被置零，不參與故障診斷。

405、根據(jù)所述相連近端斷路器層、所述相連遠(yuǎn)端斷路器層、所述相鄰近端斷路器層、所述相鄰遠(yuǎn)端斷路器層及確定的所述各層保護(hù)信息，建立所述可疑元件對應(yīng)的包含有保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型的基于故障隔離的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型；

基于故障隔離的貝葉斯模型最大的特點(diǎn)在于保護(hù)和斷路器節(jié)點(diǎn)不再是串聯(lián)的關(guān)系，它們分別由斷路器隔離和保護(hù)隔離兩部分組成。斷路器隔離和保護(hù)隔離描述的是元件的狀態(tài)。當(dāng)元件被斷路器隔離時(shí)，元件處于無源區(qū)域，即元件處于停電狀態(tài)。構(gòu)造貝葉斯網(wǎng)絡(luò)表達(dá)斷路器隔離，不但能夠以概率的形式表達(dá)元件的停電狀態(tài)，同時(shí)能夠反映斷路器的動作是否符合預(yù)期。其中預(yù)期的動作由貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)連接形式表達(dá)，具體來說就是各斷路器層的連接情況，如圖7所示。當(dāng)元件被斷路器隔離，斷路器層的根節(jié)點(diǎn)概率應(yīng)當(dāng)趨近于1。

通過構(gòu)建貝葉斯模型，斷路器隔離的程度可以用概率的形式進(jìn)行量化表達(dá)。它反映了故障發(fā)生后，元件附近斷路器跳閘行為與預(yù)期動作之間的接近程度。斷路器隔離的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)由斷路器隔離的根節(jié)點(diǎn)和4層斷路器節(jié)點(diǎn)相繼連接而成，斷路器一旦分層，斷路器隔離的模型也就相應(yīng)完成了。如圖7 所示，每個(gè)柱形圖代表斷路器的節(jié)點(diǎn)，線路L2的斷路器隔離模型分別由4層斷路器節(jié)點(diǎn)相繼連接而成。它們的結(jié)構(gòu)完全符合實(shí)際斷路器的空間分布。當(dāng)元件被斷路器隔離，此時(shí)圖7頂層根節(jié)點(diǎn)的概率應(yīng)趨近于1。

斷路器隔離僅僅是元件故障的必要條件。當(dāng)存在斷路器拒動或者發(fā)生多重故障的時(shí)候，被斷路器隔離的元件數(shù)量就會超過故障元件的數(shù)量。此時(shí)無法確定故障元件，需要進(jìn)一步參考保護(hù)信息。

電壓等級在220kV及以上的電網(wǎng)，以及部分重要110kV的線路，繼電保護(hù)應(yīng)遵循相互獨(dú)立的原則按雙重化配置；兩套保護(hù)裝置完整、獨(dú)立，安裝在各自柜中，每套保護(hù)裝置都配置了完整的主后備保護(hù)。因此每當(dāng)出現(xiàn)故障，保護(hù)信息系統(tǒng)會收到兩套保護(hù)裝置上傳的數(shù)據(jù)，包括兩套裝置的啟動信號、保護(hù)動作的信息和其中一套保護(hù)裝置的保護(hù)出口信息。假設(shè)保護(hù)裝置A為保護(hù)出口動作的裝置，保護(hù)裝置B為另一套互為備用的保護(hù)裝置。本文構(gòu)建由三部分組成的保護(hù)隔離模型，如圖8的右邊分支。第一部分是保護(hù)裝置B的啟動信息；第二部分是保護(hù)裝置B的動作信息；第三部分是保護(hù)裝置A的保護(hù)出口動作信息。裝置A的保護(hù)出口動作信息對應(yīng)于斷路器的跳閘，而保護(hù)啟動信息和動作信息屬于冗余的保護(hù)信息。

保護(hù)隔離意味著元件各側(cè)的斷路器(無論屬于哪個(gè)斷路器層)均有對應(yīng)的保護(hù)出口動作，保護(hù)類型符合繼電保護(hù)的選擇性要求。同理，當(dāng)元件被保護(hù)隔離，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中保護(hù)隔離模型的根節(jié)點(diǎn)概率應(yīng)趨近于1。當(dāng)元件同時(shí)被斷路器隔離和保護(hù)隔離，可以確定元件發(fā)生故障。在保護(hù)隔離模型中，本方法考慮了保護(hù)裝置的啟動信息和保護(hù)的雙重配置。本文從斷路器隔離和保護(hù)隔離兩部分進(jìn)行故障診斷的建模，基于故障隔離的貝葉斯模型如圖8所示。

406、通過保護(hù)模型和斷路器借點(diǎn)模型對可疑元件進(jìn)行貝葉斯計(jì)算；

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)是一個(gè)二值節(jié)點(diǎn)，它有0、1兩個(gè)狀態(tài)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)含有多個(gè)條件概率。條件概率的個(gè)數(shù)為2ⁿ，n為節(jié)點(diǎn)與其他相連的節(jié)點(diǎn)的總個(gè)數(shù)。對于元件節(jié)點(diǎn)即貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點(diǎn)，0代表元件沒有故障，1則代表元件故障。對于保護(hù)和斷路器節(jié)點(diǎn)0代表沒有動作或者沒有跳閘，1則代表保護(hù)動作或者斷路器跳閘。通過輸入各節(jié)點(diǎn)的實(shí)際狀態(tài)E即0或1，元件節(jié)點(diǎn)C的故障概率P(C＝1|E＝e)可以通過貝葉斯網(wǎng)絡(luò)反向推理計(jì)算得到。具體計(jì)算方法如式5所示。

如果貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)變量為X₁,X₂,…,X_i，Parent(X_i)代表節(jié)點(diǎn)幾點(diǎn)X_i的父節(jié)點(diǎn)，它們的聯(lián)合概率是各節(jié)點(diǎn)條件概率的連乘，如式6所示。

根據(jù)式5和式6，元可以計(jì)算元件的故障概率。如果元件的故障概率大于0.7，元件被判定為故障。

貝葉斯模型的先驗(yàn)概率包含兩個(gè)部分，第一部分是保護(hù)與斷路器的先驗(yàn)概率。它包括保護(hù)和斷路器的拒動和誤動的條件概率。由于保護(hù)和斷路器的拒動和誤動屬于小概率事件(概率低于0.05)，隨著繼電保護(hù)技術(shù)的提高，統(tǒng)計(jì)的先驗(yàn)概率會進(jìn)一步減少，因此這一部分的先驗(yàn)概率采用已有文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)如表7-1所示。

表7-1保護(hù)、斷路器誤動拒動概率表

第二部分是元件的先驗(yàn)概率，在本方法中，元件的先驗(yàn)概率被分解成斷路器隔離和保護(hù)隔離兩個(gè)部分。斷路器隔離和保護(hù)隔離兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的先驗(yàn)概率均取值為0.5，從而消除了先驗(yàn)概率對故障計(jì)算的影響。元件的故障概率是斷路器隔離和保護(hù)隔離的綜合計(jì)算結(jié)果，通過設(shè)定兩者的權(quán)重對元件故障概率產(chǎn)生影響，具體如表7-2所示：

表7-2元件故障的概率分布

故障元件確定以后，可以通過后向推理計(jì)算保護(hù)和斷路器節(jié)點(diǎn)符合預(yù)期動作的概率。如果在根節(jié)點(diǎn)C和節(jié)點(diǎn)R之間的n個(gè)變量v₁,v₂…,v_i，此時(shí)節(jié)點(diǎn)R的預(yù)期動作概率可以通過式(7)計(jì)算。

·P(v₁|v₂)…P(v_n|C＝1)]

由于保護(hù)和斷路器的實(shí)際狀態(tài)是確定的值E_a(0or 1)，它與期望動作概率的差值可以判斷保護(hù)或者斷路器的動作是否正確。如式8所示

需要注意的是，貝葉斯網(wǎng)的概率計(jì)算默認(rèn)線路均安裝了失靈保護(hù)。因此運(yùn)行人員需要進(jìn)一步確認(rèn)相鄰近端斷路器層的實(shí)際狀態(tài)，因?yàn)樵跊]有安裝失靈保護(hù)的線路中，它們會被默認(rèn)為拒動的狀態(tài)。

407、根據(jù)預(yù)置冗余度指標(biāo)和預(yù)置容錯(cuò)度指標(biāo)進(jìn)行基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的輸電網(wǎng)元件故障診斷評估；

容錯(cuò)能力指當(dāng)系統(tǒng)中的一些組件不能工作，它也可以繼續(xù)正常執(zhí)行功能的能力。無論從電網(wǎng)故障診斷的角度還是僅從一個(gè)模式識別方法考慮出發(fā)，一個(gè)算法的容錯(cuò)性需要考慮三個(gè)重要的方面：

一、信息冗余能力：信息冗余的程度越高，算法能夠應(yīng)對錯(cuò)誤信息的空間就越大。但是信息冗余程度高不能說明算法的容錯(cuò)能力就高，因?yàn)樵谑褂眯畔⒘孔兇蟮耐瑫r(shí)，信息出錯(cuò)的概率也同樣增加了。選取可靠的信息，對信息進(jìn)行預(yù)處理，不同的算法有不同的策略，相應(yīng)的容錯(cuò)性能也會不同。但是沒有冗余的信息，就無從談起算法的容錯(cuò)能力；

二、信息糾錯(cuò)能力：通過數(shù)據(jù)預(yù)處理、狀態(tài)估計(jì)、數(shù)據(jù)傳輸雙重化等技術(shù)手段，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除錯(cuò)誤信息，甚至糾正錯(cuò)誤信息。提高信息的正確性，從另一方面也是提高了算法的容錯(cuò)能力；

三、信息的可靠性：故障信息由電力系統(tǒng)二次設(shè)備收集而來。最后根據(jù)需求，上傳到EMS、WAMS、保護(hù)信息系統(tǒng)。在數(shù)據(jù)收集、傳輸?shù)倪^程中，二次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、硬件條件、通信系統(tǒng)以及部分人為操作都會對信息客觀反映故障造成巨大的影響。選取高可靠的信息源也是算法容錯(cuò)性能的優(yōu)勢體現(xiàn)。

冗余度指標(biāo)：為了更好地評價(jià)不同算法的容錯(cuò)能力，本文嘗試建立比較通用的指標(biāo)。信息冗余是算法容錯(cuò)的基本條件。冗余度R計(jì)算的是被評價(jià)的算法能夠得出正確結(jié)果情況下所用的冗余信息占信息總量的百分比。

式中N_i指的是第i次診斷滿足正確判斷所用的最小有效信息量，S_i為模型診斷過程中可用的信息總量，ρ為信息的可靠性系數(shù)。

每種信息源本身的可靠性是相異的，它一方面涉及到設(shè)備硬件條件、通信環(huán)境等客觀條件的限制；另一方面涉及到人為整定的不確定性。選擇可靠的信息用于故障診斷本身就是提高容錯(cuò)性的一種手段。故障診斷算法的冗余度越大，容錯(cuò)空間就越大。但是容錯(cuò)能力和冗余度不一定就是正相關(guān)的，它存在兩方面不確定因素。1、算法不一定能合理應(yīng)用冗余信息；2、信息冗余提高的同時(shí)也增加了信息出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)。由于統(tǒng)計(jì)每種信息源需要大量記錄和測試，ρ暫時(shí)只停留在概念上，本文取值為1。

容錯(cuò)度指標(biāo)：容錯(cuò)度評價(jià)的是算法處理異常信息能力的強(qiáng)弱。異常信息包括保護(hù)、斷路器誤動、拒動以及信息丟失等情況。在同一個(gè)算例中，每一個(gè)算法都可以找到一個(gè)能夠處理的最大異常信息量，其對應(yīng)的T為算法處理錯(cuò)誤信息的極限。

式中C為正確信息的數(shù)量，W為異常信息的數(shù)量，n_test為容錯(cuò)度測試的總次數(shù)。當(dāng)故障情況越極端，正確信息量和錯(cuò)誤信息的數(shù)量就越接近。在算法判斷正確的情況下，如果容錯(cuò)度越小，就說明算法本身處理極端故障情況的能力越強(qiáng)。

故障診斷模型冗余度和容錯(cuò)度的計(jì)算可以選擇具有代表性的測試系統(tǒng)，例如IEEE測試系統(tǒng)等對故障診斷方法進(jìn)行測試。在同一種故障工況下，信息總量是不變的。此時(shí)逐步減少能夠使用的信息量，進(jìn)行仿真測試，直到故障診斷出錯(cuò)時(shí)停止測試。記錄該故障工況下的最小有效信息量，并得出該工況下的冗余度。此時(shí)變換故障工況，繼續(xù)測試。由于信息冗余度是算法本身的固有屬性，故障算例的數(shù)量不需要枚舉所有情況，只需要挑選典型場景測試即可。

容錯(cuò)度的計(jì)算則是逐步增加該算法的異常信息，進(jìn)行仿真測試，直到診斷出錯(cuò)為止。記錄最大的異常信息量和最小正確信息量，并求出該故障工況下的容錯(cuò)度。然后變換故障工況，繼續(xù)測試并統(tǒng)計(jì)出最小值。

請參閱圖5，本發(fā)明實(shí)施例中提供的一種輸電網(wǎng)元件故障裝置的一個(gè)實(shí)施例包括：

建模單元501，用于通過對斷路器進(jìn)行分層處理進(jìn)行基于故障隔離的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型對保護(hù)和斷路器節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型建模處理；

分析診斷單元502，用于通過所述保護(hù)模型和所述斷路器節(jié)點(diǎn)模型根據(jù)預(yù)置冗余度指標(biāo)和預(yù)置容錯(cuò)度指標(biāo)進(jìn)行基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的輸電網(wǎng)元件故障診斷評估。

請參閱圖6，本發(fā)明實(shí)施例中提供的一種輸電網(wǎng)元件故障裝置的具體部分的另一個(gè)實(shí)施例包括：

第一確定單元601，用于通過預(yù)置系統(tǒng)的輸電網(wǎng)元件的拓?fù)潢P(guān)系和斷路器跳閘信息確定輸電網(wǎng)元件中的可疑元件；

分層處理單元602，用于根據(jù)所述拓?fù)潢P(guān)系基于所述可疑元件將所述斷路器分層為相連近端斷路器層、相連遠(yuǎn)端斷路器層、相鄰近端斷路器層、相鄰遠(yuǎn)端斷路器層結(jié)構(gòu)。

時(shí)序檢測單元603，用于根據(jù)所述保護(hù)輸出信息的輸出時(shí)間，以及所述相連近端斷路器層、所述相連遠(yuǎn)端斷路器層、所述相鄰近端斷路器層、所述相鄰遠(yuǎn)端斷路器層之間的斷路器動作時(shí)間關(guān)系進(jìn)行預(yù)置時(shí)序檢測，二次確定所述可疑元件的故障信息；

建模單元604，包括了第二確定子單元及建模子單元；

所述第二確定子單元，用于根據(jù)所述相連近端斷路器層、所述相連遠(yuǎn)端斷路器層、所述相鄰近端斷路器層、所述相鄰遠(yuǎn)端斷路器層確定對應(yīng)的各層保護(hù)信息，所述保護(hù)信息包括保護(hù)動作信息和保護(hù)輸出信息；

所述建模子單元，用于根據(jù)所述相連近端斷路器層、所述相連遠(yuǎn)端斷路器層、所述相鄰近端斷路器層、所述相鄰遠(yuǎn)端斷路器層及確定的所述各層保護(hù)信息，以及建立所述可疑元件對應(yīng)的包含有保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型的基于故障隔離的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型；

分析診斷單元605，包括了計(jì)算子單元及分析診斷子單元；

所述計(jì)算子單元，用于通過所述保護(hù)模型和所述斷路器節(jié)點(diǎn)模型對所述可疑元件進(jìn)行貝葉斯計(jì)算；

所述分析診斷子單元，用于根據(jù)預(yù)置冗余度指標(biāo)和預(yù)置容錯(cuò)度指標(biāo)進(jìn)行基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的輸電網(wǎng)元件故障診斷評估。

以上為本發(fā)明實(shí)施例中提供的一種輸電網(wǎng)元件故障裝置的具體部分，以下將對全文的發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行于實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行總的概括。

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)，繼電保護(hù)與故障信息系統(tǒng)、廣域量測系統(tǒng)的逐步完善，配合數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(SCADA)系統(tǒng)，故障信息的獲取將更加全面而準(zhǔn)確。電網(wǎng)故障發(fā)生后，系統(tǒng)上傳的數(shù)據(jù)主要分為兩類，第一類為SCADA、保信系統(tǒng)采集的各類保護(hù)的動作信息，斷路器的狀態(tài)信息，告警信號等狀態(tài)量信息；第二類為SCADA、繼電保護(hù)與故障信息系統(tǒng)、廣域測量系統(tǒng)采集的三態(tài)數(shù)據(jù)(穩(wěn)態(tài)、動態(tài)、暫態(tài))。本文采用SCADA系統(tǒng)和繼電保護(hù)與故障信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)建立故障診斷模型，其中故障信息以及分析框架如圖9所示，主要有以下四個(gè)部分：

1)確定可疑元件集合

從SCADA系統(tǒng)獲取系統(tǒng)拓?fù)浜蛿嗦菲魈l信息。如果斷路器跳閘信息是完整的，所有故障元件就在停電區(qū)域內(nèi)。通過簡單的接線分析即可獲得停電區(qū)域內(nèi)的元件集合。對于每個(gè)可疑元件，從保護(hù)信息系統(tǒng)獲取相連線路和相鄰線路的保護(hù)信息。若無保護(hù)動作信息，將其保護(hù)狀態(tài)置零。根據(jù)斷路器與元件的拓?fù)潢P(guān)系，對斷路器進(jìn)行分層處理；

2)時(shí)序分析

時(shí)序處理流程如圖11所示，根據(jù)每個(gè)元件Ci構(gòu)建相應(yīng)的保護(hù)集合。根據(jù)表格3初始化保護(hù)的類型。通過式2校正保護(hù)的時(shí)序關(guān)系，去除不符合時(shí)序的保護(hù)信息。根據(jù)表4選擇保護(hù)類型作為斷路器層的參考時(shí)間，再以式3作為約束條件檢測保護(hù)和斷路器的時(shí)序關(guān)系。時(shí)序檢測過后，錯(cuò)誤的信息將被移除，不參與元件Ci建模診斷；

3)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)建模和計(jì)算

對于每一個(gè)可疑元件構(gòu)建基于故障隔離的貝葉斯模型。通過輸入保護(hù)和斷路器的實(shí)際狀態(tài)，確認(rèn)貝葉斯網(wǎng)的條件概率，并通過貝葉斯網(wǎng)反向推理式計(jì)算斷路器隔離和保護(hù)隔離的概率。然后再通過正向推理式，計(jì)算出元件的故障概率。當(dāng)故障概率高于0.7時(shí)，判定元件故障。對于故障元件，再次應(yīng)用正向推理計(jì)算出保護(hù)和斷路器的期望動作概率，從而篩選出異常的保護(hù)和斷路器節(jié)點(diǎn)；

4)輸出診斷結(jié)果

輸出故障診斷結(jié)果和故障元件的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，并標(biāo)注元件的故障概率以及各節(jié)點(diǎn)的時(shí)間信息，通過顏色區(qū)分異常的保護(hù)和斷路器。具體示意圖如圖10所示。

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種輸電網(wǎng)元件故障診斷方法，包括：通過對斷路器進(jìn)行分層處理進(jìn)行基于故障隔離的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型對保護(hù)和斷路器節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行保護(hù)模型和斷路器節(jié)點(diǎn)模型建模處理；通過所述保護(hù)模型和所述斷路器節(jié)點(diǎn)模型根據(jù)預(yù)置冗余度指標(biāo)和預(yù)置容錯(cuò)度指標(biāo)進(jìn)行基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的輸電網(wǎng)元件故障診斷評估，解決了目前基于開關(guān)量的故障診斷方法雖然對于保護(hù)和斷路器的拒動具有很好的容錯(cuò)效果，但是對與多位保護(hù)誤動的情況，并不能有效挖掘診斷信息，故障識別率低，且故障診斷建立的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)由于各節(jié)點(diǎn)之間映射關(guān)系復(fù)雜，建模工作極為繁瑣的技術(shù)問題。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)，裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。

以上所述，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。