一种基于时序模糊Petri网的电力系统故障诊断的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电力系统，具体是一种基于时序模糊Petri网的电力系统故障诊 断。
【背景技术】
[0002] 目前，电力系统元件的故障诊断主要是利用数据采集与监控（SCADA)系统获得 的保护和断路器动作信息，其主要方法有优化算法、人工神经网络、专家系统、模糊推理、 Petri网等。上述方法在元件故障诊断方面具有一定的适应性，但仍存在以下局限：樺大多 依赖于调度中心准确、完整的故障信息，当存在保护或开关误动、拒动以及信息丢失时，往 往难以得到精准的诊断结果，特别是在多重故障或者扩大性故障发生时，问题尤为突出； 抶电力系统故障过程中，信息的时序属性未得到充分合理的运用；協针对大规模复杂电网 的故障诊断，如何在网络拓扑改变后，实现诊断模型的自动修正也是亟待解决的关键问题 之一。
[0003] 近年来，国内外有学者采用信息理论、粗糙集等方法来解决大规模复杂电网故障 诊断中的信息不确定性问题，采用Petri网、贝叶斯网络等方法对元件进行建模来解决大 电网诊断过程中建模复杂的问题，这些研宄都取得了一定进展，但在大规模复杂电力系统 诊断建模和决策方面还存在一定困难。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种诊断速度快、精度高、可准确地完成保护断路器的动 作评价的基于时序模糊Petri网的电力系统故障诊断，以解决上述【背景技术】中提出的问 题。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0006] 一种基于时序模糊Petri网的电力系统故障诊断，结合模糊Petri网（FPN)的定 义，考虑信息时序顺序，将所述时序模糊Petri网（TOFPN)定义为一个八元组：
[0007] Stofpn= {P，T，T TS，I，0, α，Θ (0)，U}
[0008] 式中：
[0009] P = (P1, P2，…，P1J为库所结点的有限集合，对应命题；如果Pi是一个开始位置， 那么定义P i为起始库所；
[0010] T = It1, t2，…，tm}为变迀结点的有限集合，对应规则；
[0011] Tts= {T i，T2，…，TJ为获得起始库所状态信息的时间；
[0012] I为输入矩阵，I = (Sij)nxm, Sij为逻辑量，δ ije [0，1]，当p 的输入（即 存在pjljt」的有向弧）时，δ U的值为该有向弧的权值；当Pi不是tj的输入时，δ iQQ6A = 0。其中，i = l，2,…，n;j = l，2,…，m;
[0013] 0为输出矩阵，0 = (γ ij)nXm，γ ij为逻辑量，γ [0, 1]，当p屬t j的输出（即 存在\到Pi的有向弧）时，γ U的值为该规则的可信度；当Pi不是^的输出（即不存在tj 到Pi的有向弧）时，γ ij= 0。其中，i = 1，2,…，n ;j = 1，2,…，m ;
[0014] α为库所对应的命题的可信度，a e [0, 1];
[0015] Θ (°)为初始状态，θ (°)= [θ (°)ρ1，θ (°)p2，…，Θ (°)pi]T，Θ (°)pi为命题 初始逻辑 状态，0(Q)pie [0，1]，表示Pi状态为真的可信度，i = 1，2,…，η;
[0016] U为规则可信度矩阵，U = diag ( μ ^ μ 2,…，μ J，μ』为规则t』的可信 度，[0, 1]，其中j = 1，2, 一,nu若μ」=1时，模型为不含模糊变量的一般Petri网 推理模型。
[0017] 作为本发明进一步的方案：所述TOFPN的推理决策与普通模糊Petri网相同，采用 实用的不确定推理方法---MYCIN的置信度方法，该方法引入极大代数中的十和?算子，
[0018] A十B=C，若 A, B, C 均为 mXn 的矩阵，则 Cij= min(A ij，Bij)。
[0019] A?B=D，若 A，B，D 分别为 m?q，q?n，m?n 的矩阵，则
【主权项】
1. 一种基于时序模糊Petri网的电力系统故障诊断，其特征在于，结合模糊Petri网的 定义，考虑信息时序顺序，将所述时序模糊Petri网定义为一个八元组： Stofpn= {P，T，TTS，1，0, α，Θ (0)，U} 式中： P= {Pl，P2，…，pn}为库所结点的有限集合，对应命题；如果-个开始位置，那么 定义Pi为起始库所； T = It1, t2，…，tm}为变迀结点的有限集合，对应规则； Tts= IT1, T2，…，TJ为获得起始库所状态信息的时间； I为输入矩阵，I = ( s Jnxm, δ 为逻辑量，δ ije [〇, 1]，当P肩t」的输入（即存在 pjlj t」的有向弧）时，δ u的值为该有向弧的权值；当p i不是t」的输入时，δ iQQ6A= 〇。其 中，i = 1，2, ...，n ;j = 1，2, ...，m ; O为输出矩阵，O= (Yij)nxm, Yij为逻辑量，γ [ο，ι]，当p 的输出（即存在 \到p啲有向弧）时，γ u的值为该规则的可信度；当p i不是t」的输出（即不存在t」到 Pi的有向弧）时，γ ij= 0。其中，i = 1，2,…，η ; j = 1，2,…，m ; α为库所对应的命题的可信度，a e [〇, 1]; Θ (Q)为初始状态，θ(<))ρ1, θ%2，…，θ%#，Θ%为命题初始逻辑状态， 0%#[〇，1]，表示!^状态为真的可信度，1 = 1，2，··，!!； U为规则可信度矩阵，= μ2,…，μ」，μ」为规则tj的可信度，μ[〇, 1]， 其中j = 1，2, 一,HU若μ」=1时，模型为不含模糊变量的一般Petri网推理模型。
2. 根据权利要求1所述的基于时序模糊Petri网的电力系统故障诊断，其特征在于， 所述TOFPN的推理决策与普通模糊Petri网相同，采用实用的不确定推理方法---MYCIN 的置信度方法，该方法引入极大代数中的十和?算子， Θ: A?B=C，若 A, B, C 均为 mXn 的矩阵，则 Cij= min (A u，Bij)。 Θ： ΑΘΒ=Β? 若 A，B，D 分别为 m?q，q?n，m?n 的矩阵，贝ij
根据以上2个极大代数算子的定义，引入"neg"算子和中间变量v(k)，则推理过程中有 如式（1)~式（3)所示的推理公式；
根据以上定义及式（1)~式（3)，可得库所pi下一步的状态为：
3. 根据权利要求2所述的基于时序模糊Petri网的电力系统故障诊断，其特征在于，对 复杂电网进行故障诊断，需要解决的一个主要问题就是网络拓扑改变时诊断模型的自动修 正；对于线路，分别建立其两端的TOFPN模型；对于母线或变压器，由于其故障时，主保护动 作会切除与其相连的所有断路器，每一个断路器的拒动都会导致故障范围的扩大，因此需 要对每一个连接方向分别建立TOFPN模型；基准模型的设定，建模时，采用传统的保护配置 原则；母线或变压器没有近后备保护，由相邻线路的保护作为后备保护；线路本身具有主 保护和近后备保护，由相邻线路的保护作为远后备保护； 定义基准模型初始库所时序关联矩阵元素为：
式中：i，j = 1，2,…，为每个TOFPN模型的库所和变迀数； 根据定义，给出母线（或变压器）和线路的基准模型的初始库所时序关联矩阵分别 为：
式中：r = 1，2,…，为与某一元件相关联的TOFPN模型数。
4. 根据权利要求3所述的基于时序模糊Petri网的电力系统故障诊断，其特征在于，对 于所述TOFPN模型中涉及的矩阵，其库所向量的排列顺序如下； 对于母线和变压器来说，依次为：主保护，主保护对应的断路器，后备保护，后备保护对 应的断路器；对于线路来说，依次为：主保护，主保护对应的断路器，近后备保护，近后备保 护对应的断路器，远后备保护，远后备保护对应的断路器。
5. 根据权利要求3所述的基于时序模糊Petri网的电力系统故障诊断，其特征在于，对 于所述TOFPN模型中涉及的矩阵，其变迀向量排列顺序如下； 对于母线和变压器来说，依次为：主保护动作，后备保护动作，主保护动作切除故障，后 备保护动作切除故障；对于线路来说，依次为：主保护动作，近后备保护动作，远后备保护 动作，主保护动作切除故障，近后备保护动作切除故障，远后备保护动作切除故障。
6. 根据权利要求2所述的基于时序模糊Petri网的电力系统故障诊断，其特征在于，对 复杂电网进行故障诊断，TOFPN模型可以在网络拓扑改变时实现诊断模型的自动修正，其主 要原因是：对于某一元件，其关联的几个TOFPN模型结构相同，也就是说模型的库所和变迀 之间的连接方式不变，所以当网络拓扑发生变化时，只是元件子模型的个数发生变化，只需 要添加或者删除相应的子模型即可。
7. 根据权利要求2所述的基于时序模糊Petri网的电力系统故障诊断，其特征在于，弓丨 入时序信息来对保护和断路器进行纠错处理，提出纠错算法，对保护和断路器的拒动、误 动以及信息丢失的情况进行判别。
8. 根据权利要求2所述的基于时序模糊Petri网的电力系统故障诊断，其特征在于，进 行故障诊断时，对于某一元件，对与其关联的多个方向的TOFPN分别进行推理，将得到的多 个结果进行融合处理，即得到元件的最终故障可信度。
【专利摘要】本发明公开了一种基于时序模糊Petri网的电力系统故障诊断，结合模糊Petri网(FPN)的定义，考虑信息时序顺序，将所述时序模糊Petri网(TOFPN)定义为一个八元组，所述TOFPN的推理决策与普通模糊Petri网相同，采用实用的不确定推理方法——MYCIN的置信度方法，该方法引入极大代数中的和算子。此种基于TOFPN的电力系统故障诊断方法，实现了存在保护和断路器误动、拒动以及信息丢失情况下计及警报信息时序属性的电力系统故障诊断。该方法诊断速度快、精度高、可准确地完成保护断路器的动作评价，并且对电网拓扑变化具有较好的适应能力，适用于大规模复杂电网的故障诊断，具有较好的应用前景。
【IPC分类】G06Q50-06
【公开号】CN104766246
【申请号】CN201510125834
【发明人】刘峰, 王俊伟, 师建军, 王双玉, 刘永新, 张雪庭, 张晓蕾, 米建甫, 樊国霞, 封秀平, 宋晓慧
【申请人】国家电网公司, 国网河北省电力公司, 国网河北省电力公司井陉县供电分公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月20日