一種基于時(shí)序模糊Petri網(wǎng)的電力系統(tǒng)故障診斷的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)，具體是一種基于時(shí)序模糊Petri網(wǎng)的電力系統(tǒng)故障診 斷。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，電力系統(tǒng)元件的故障診斷主要是利用數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（SCADA)系統(tǒng)獲得 的保護(hù)和斷路器動(dòng)作信息，其主要方法有優(yōu)化算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、模糊推理、 Petri網(wǎng)等。上述方法在元件故障診斷方面具有一定的適應(yīng)性，但仍存在以下局限：樺大多 依賴于調(diào)度中心準(zhǔn)確、完整的故障信息，當(dāng)存在保護(hù)或開關(guān)誤動(dòng)、拒動(dòng)以及信息丟失時(shí)，往 往難以得到精準(zhǔn)的診斷結(jié)果，特別是在多重故障或者擴(kuò)大性故障發(fā)生時(shí)，問題尤為突出； 抶電力系統(tǒng)故障過程中，信息的時(shí)序?qū)傩晕吹玫匠浞趾侠淼倪\(yùn)用；協(xié)針對(duì)大規(guī)模復(fù)雜電網(wǎng) 的故障診斷，如何在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓淖兒螅瑢?shí)現(xiàn)診斷模型的自動(dòng)修正也是亟待解決的關(guān)鍵問題 之一。
[0003] 近年來，國內(nèi)外有學(xué)者采用信息理論、粗糙集等方法來解決大規(guī)模復(fù)雜電網(wǎng)故障 診斷中的信息不確定性問題，采用Petri網(wǎng)、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)等方法對(duì)元件進(jìn)行建模來解決大 電網(wǎng)診斷過程中建模復(fù)雜的問題，這些研宄都取得了一定進(jìn)展，但在大規(guī)模復(fù)雜電力系統(tǒng) 診斷建模和決策方面還存在一定困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種診斷速度快、精度高、可準(zhǔn)確地完成保護(hù)斷路器的動(dòng) 作評(píng)價(jià)的基于時(shí)序模糊Petri網(wǎng)的電力系統(tǒng)故障診斷，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問 題。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0006] 一種基于時(shí)序模糊Petri網(wǎng)的電力系統(tǒng)故障診斷，結(jié)合模糊Petri網(wǎng)（FPN)的定 義，考慮信息時(shí)序順序，將所述時(shí)序模糊Petri網(wǎng)（TOFPN)定義為一個(gè)八元組：
[0007] Stofpn= {P，T，T TS，I，0, α，Θ (0)，U}
[0008] 式中：
[0009] P = (P1, P2，…，P1J為庫所結(jié)點(diǎn)的有限集合，對(duì)應(yīng)命題；如果Pi是一個(gè)開始位置， 那么定義P i為起始庫所；
[0010] T = It1, t2，…，tm}為變迀結(jié)點(diǎn)的有限集合，對(duì)應(yīng)規(guī)則；
[0011] Tts= {T i，T2，…，TJ為獲得起始庫所狀態(tài)信息的時(shí)間；
[0012] I為輸入矩陣，I = (Sij)nxm, Sij為邏輯量，δ ije [0，1]，當(dāng)p 的輸入（即 存在pjljt」的有向?。r(shí)，δ U的值為該有向弧的權(quán)值；當(dāng)Pi不是tj的輸入時(shí)，δ iQQ6A = 0。其中，i = l，2,…，n;j = l，2,…，m;
[0013] 0為輸出矩陣，0 = (γ ij)nXm，γ ij為邏輯量，γ [0, 1]，當(dāng)p屬t j的輸出（即 存在\到Pi的有向弧）時(shí)，γ U的值為該規(guī)則的可信度；當(dāng)Pi不是^的輸出（即不存在tj 到Pi的有向?。r(shí)，γ ij= 0。其中，i = 1，2,…，n ;j = 1，2,…，m ;
[0014] α為庫所對(duì)應(yīng)的命題的可信度，a e [0, 1];
[0015] Θ (°)為初始狀態(tài)，θ (°)= [θ (°)ρ1，θ (°)p2，…，Θ (°)pi]T，Θ (°)pi為命題 初始邏輯 狀態(tài)，0(Q)pie [0，1]，表示Pi狀態(tài)為真的可信度，i = 1，2,…，η;
[0016] U為規(guī)則可信度矩陣，U = diag ( μ ^ μ 2,…，μ J，μ』為規(guī)則t』的可信 度，[0, 1]，其中j = 1，2, 一,nu若μ」=1時(shí)，模型為不含模糊變量的一般Petri網(wǎng) 推理模型。
[0017] 作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述TOFPN的推理決策與普通模糊Petri網(wǎng)相同，采用 實(shí)用的不確定推理方法---MYCIN的置信度方法，該方法引入極大代數(shù)中的十和?算子，
[0018] A十B=C，若 A, B, C 均為 mXn 的矩陣，則 Cij= min(A ij，Bij)。
[0019] A?B=D，若 A，B，D 分別為 m?q，q?n，m?n 的矩陣，則
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于時(shí)序模糊Petri網(wǎng)的電力系統(tǒng)故障診斷，其特征在于，結(jié)合模糊Petri網(wǎng)的 定義，考慮信息時(shí)序順序，將所述時(shí)序模糊Petri網(wǎng)定義為一個(gè)八元組： Stofpn= {P，T，TTS，1，0, α，Θ (0)，U} 式中： P= {Pl，P2，…，pn}為庫所結(jié)點(diǎn)的有限集合，對(duì)應(yīng)命題；如果-個(gè)開始位置，那么 定義Pi為起始庫所； T = It1, t2，…，tm}為變迀結(jié)點(diǎn)的有限集合，對(duì)應(yīng)規(guī)則； Tts= IT1, T2，…，TJ為獲得起始庫所狀態(tài)信息的時(shí)間； I為輸入矩陣，I = ( s Jnxm, δ 為邏輯量，δ ije [〇, 1]，當(dāng)P肩t」的輸入（即存在 pjlj t」的有向?。r(shí)，δ u的值為該有向弧的權(quán)值；當(dāng)p i不是t」的輸入時(shí)，δ iQQ6A= 〇。其 中，i = 1，2, ...，n ;j = 1，2, ...，m ; O為輸出矩陣，O= (Yij)nxm, Yij為邏輯量，γ [ο，ι]，當(dāng)p 的輸出（即存在 \到p啲有向?。r(shí)，γ u的值為該規(guī)則的可信度；當(dāng)p i不是t」的輸出（即不存在t」到 Pi的有向?。r(shí)，γ ij= 0。其中，i = 1，2,…，η ; j = 1，2,…，m ; α為庫所對(duì)應(yīng)的命題的可信度，a e [〇, 1]; Θ (Q)為初始狀態(tài)，θ(<))ρ1, θ%2，…，θ%#，Θ%為命題初始邏輯狀態(tài)， 0%#[〇，1]，表示!^狀態(tài)為真的可信度，1 = 1，2，··，!!； U為規(guī)則可信度矩陣，= μ2,…，μ」，μ」為規(guī)則tj的可信度，μ[〇, 1]， 其中j = 1，2, 一,HU若μ」=1時(shí)，模型為不含模糊變量的一般Petri網(wǎng)推理模型。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)序模糊Petri網(wǎng)的電力系統(tǒng)故障診斷，其特征在于， 所述TOFPN的推理決策與普通模糊Petri網(wǎng)相同，采用實(shí)用的不確定推理方法---MYCIN 的置信度方法，該方法引入極大代數(shù)中的十和?算子， Θ: A?B=C，若 A, B, C 均為 mXn 的矩陣，則 Cij= min (A u，Bij)。 Θ： ΑΘΒ=Β? 若 A，B，D 分別為 m?q，q?n，m?n 的矩陣，貝ij
根據(jù)以上2個(gè)極大代數(shù)算子的定義，引入"neg"算子和中間變量v(k)，則推理過程中有 如式（1)~式（3)所示的推理公式；
根據(jù)以上定義及式（1)~式（3)，可得庫所pi下一步的狀態(tài)為：
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于時(shí)序模糊Petri網(wǎng)的電力系統(tǒng)故障診斷，其特征在于，對(duì) 復(fù)雜電網(wǎng)進(jìn)行故障診斷，需要解決的一個(gè)主要問題就是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓淖儠r(shí)診斷模型的自動(dòng)修 正；對(duì)于線路，分別建立其兩端的TOFPN模型；對(duì)于母線或變壓器，由于其故障時(shí)，主保護(hù)動(dòng) 作會(huì)切除與其相連的所有斷路器，每一個(gè)斷路器的拒動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致故障范圍的擴(kuò)大，因此需 要對(duì)每一個(gè)連接方向分別建立TOFPN模型；基準(zhǔn)模型的設(shè)定，建模時(shí)，采用傳統(tǒng)的保護(hù)配置 原則；母線或變壓器沒有近后備保護(hù)，由相鄰線路的保護(hù)作為后備保護(hù)；線路本身具有主 保護(hù)和近后備保護(hù)，由相鄰線路的保護(hù)作為遠(yuǎn)后備保護(hù)； 定義基準(zhǔn)模型初始庫所時(shí)序關(guān)聯(lián)矩陣元素為：
式中：i，j = 1，2,…，為每個(gè)TOFPN模型的庫所和變迀數(shù)； 根據(jù)定義，給出母線（或變壓器）和線路的基準(zhǔn)模型的初始庫所時(shí)序關(guān)聯(lián)矩陣分別 為：
式中：r = 1，2,…，為與某一元件相關(guān)聯(lián)的TOFPN模型數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于時(shí)序模糊Petri網(wǎng)的電力系統(tǒng)故障診斷，其特征在于，對(duì) 于所述TOFPN模型中涉及的矩陣，其庫所向量的排列順序如下； 對(duì)于母線和變壓器來說，依次為：主保護(hù)，主保護(hù)對(duì)應(yīng)的斷路器，后備保護(hù)，后備保護(hù)對(duì) 應(yīng)的斷路器；對(duì)于線路來說，依次為：主保護(hù)，主保護(hù)對(duì)應(yīng)的斷路器，近后備保護(hù)，近后備保 護(hù)對(duì)應(yīng)的斷路器，遠(yuǎn)后備保護(hù)，遠(yuǎn)后備保護(hù)對(duì)應(yīng)的斷路器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于時(shí)序模糊Petri網(wǎng)的電力系統(tǒng)故障診斷，其特征在于，對(duì) 于所述TOFPN模型中涉及的矩陣，其變迀向量排列順序如下； 對(duì)于母線和變壓器來說，依次為：主保護(hù)動(dòng)作，后備保護(hù)動(dòng)作，主保護(hù)動(dòng)作切除故障，后 備保護(hù)動(dòng)作切除故障；對(duì)于線路來說，依次為：主保護(hù)動(dòng)作，近后備保護(hù)動(dòng)作，遠(yuǎn)后備保護(hù) 動(dòng)作，主保護(hù)動(dòng)作切除故障，近后備保護(hù)動(dòng)作切除故障，遠(yuǎn)后備保護(hù)動(dòng)作切除故障。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于時(shí)序模糊Petri網(wǎng)的電力系統(tǒng)故障診斷，其特征在于，對(duì) 復(fù)雜電網(wǎng)進(jìn)行故障診斷，TOFPN模型可以在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓淖儠r(shí)實(shí)現(xiàn)診斷模型的自動(dòng)修正，其主 要原因是：對(duì)于某一元件，其關(guān)聯(lián)的幾個(gè)TOFPN模型結(jié)構(gòu)相同，也就是說模型的庫所和變迀 之間的連接方式不變，所以當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)，只是元件子模型的個(gè)數(shù)發(fā)生變化，只需 要添加或者刪除相應(yīng)的子模型即可。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于時(shí)序模糊Petri網(wǎng)的電力系統(tǒng)故障診斷，其特征在于，弓丨 入時(shí)序信息來對(duì)保護(hù)和斷路器進(jìn)行糾錯(cuò)處理，提出糾錯(cuò)算法，對(duì)保護(hù)和斷路器的拒動(dòng)、誤 動(dòng)以及信息丟失的情況進(jìn)行判別。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于時(shí)序模糊Petri網(wǎng)的電力系統(tǒng)故障診斷，其特征在于，進(jìn) 行故障診斷時(shí)，對(duì)于某一元件，對(duì)與其關(guān)聯(lián)的多個(gè)方向的TOFPN分別進(jìn)行推理，將得到的多 個(gè)結(jié)果進(jìn)行融合處理，即得到元件的最終故障可信度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于時(shí)序模糊Petri網(wǎng)的電力系統(tǒng)故障診斷，結(jié)合模糊Petri網(wǎng)(FPN)的定義，考慮信息時(shí)序順序，將所述時(shí)序模糊Petri網(wǎng)(TOFPN)定義為一個(gè)八元組，所述TOFPN的推理決策與普通模糊Petri網(wǎng)相同，采用實(shí)用的不確定推理方法——MYCIN的置信度方法，該方法引入極大代數(shù)中的和算子。此種基于TOFPN的電力系統(tǒng)故障診斷方法，實(shí)現(xiàn)了存在保護(hù)和斷路器誤動(dòng)、拒動(dòng)以及信息丟失情況下計(jì)及警報(bào)信息時(shí)序?qū)傩缘碾娏ο到y(tǒng)故障診斷。該方法診斷速度快、精度高、可準(zhǔn)確地完成保護(hù)斷路器的動(dòng)作評(píng)價(jià)，并且對(duì)電網(wǎng)拓?fù)渥兓哂休^好的適應(yīng)能力，適用于大規(guī)模復(fù)雜電網(wǎng)的故障診斷，具有較好的應(yīng)用前景。
【IPC分類】G06Q50-06
【公開號(hào)】CN104766246
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510125834
【發(fā)明人】劉峰, 王俊偉, 師建軍, 王雙玉, 劉永新, 張雪庭, 張曉蕾, 米建甫, 樊國霞, 封秀平, 宋曉慧
【申請(qǐng)人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河北省電力公司, 國網(wǎng)河北省電力公司井陘縣供電分公司
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年3月20日