一种基于分层时间模糊Petri网的输电网故障诊断方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电网故障诊断研究领域，更具体地，设及一种基于分层时间模糊化tri 网的输电网故障诊断方法。
【背景技术】
[0002] 随着现代技术及电力系统的发展，电网规模越来越大，结构也越来越复杂。对于 局部电网发生的短路故障，若不能及时采取有效应对措施，可能导致故障区域蔓延，造成大 面积断电。因此，合理利用电网故障信息，开展快速而准确的故障诊断算法研究，对故障识 别和提高电网安全稳定运行能力具有十分重要的意义。目前，国内外电力学者在电力系统 故障诊断领域已开展了广泛的研究，并提出了多种智能诊断方法，如专家系统、人工神经网 络、解析模型、贝叶斯理论、Petri网等。运些理论和方法在故障诊断中均具有一定的适用 性，其中Petri网W图形的方式描述电力系统元件、保护和断路器=者之间的关联特性，具 有简洁、高效、物理意义清晰等特点，因而受到越来越多的关注，并衍生出一系列改进的算 法。
[0003] 针对传统化tri网理论无法有效应对故障诊断中的不确定性问题，近年来提出了 模糊Petri网的概念，在一定程度上考虑了保护和断路器动作的不确定性，并通过矩阵运 算的方式实现诊断推理过程。此外，考虑到报警信息的时间约束特性对故障诊断的重要影 响，一些学者也展开了相关研究，提出了计及时间约束的模糊化tri网，主要利用保护和 断路器动作信息的时序属性，对不完备的动作信息进行纠错处理。尽管上述研究取得了诸 多成果，但在下述几个方面仍有待完善：（1)未能充分利用故障事件记录的时间约束特性 对海量报警信息进行初步筛选，避免因时序不一致信息而导致的误判问题；（2)未能有效 解决网络拓扑结构变化时化tri网模型的适应性问题，而且化tri网模型应对不确定及缺 失的报警信息的容错能力仍有待加强。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中存在的问题，本申请提供的是一种基于分层时间模糊化tri网的 输电网故障诊断方法，其中通过对分层子模型和综合诊断模型的具体结构及其设置方式进 行研究和设及，增强了方法对不确定和不完备的继电保护装置动作信息的容错能力；并可 有效甄别出时序不一致的报警信息。 阳0化]为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于分层时间模糊化tri网的输电网故障诊断方法，其特征在于，该方法包括W下步骤：
[0006] (1)获取所述输电网的网络拓扑结构W及故障时的报警信息；
[0007] (2)根据所述输电网网络拓扑结构W及报警信息，采用结线分析法捜索故障停电 区域，确定可疑故障元件；
[0008] (3)根据所述输电网的网络拓扑结构和获得的每一个可疑故障元件，并针对各个 可疑故障元件分别来设计对应的HTFPN模型也即分层时间模糊化tri网模型，该HTFPN模 型包括分层子模型和综合诊断模型，其中：
[0009] 所述分层子模型是在充分考虑故障可能蔓延的所有方向，W及各个方向上的保护 和断路器的动作情况，首先应该由各个方向上的该可疑故障元件的主保护动作并触发与主 保护对应的断路器跳闽，如果所述主保护或所述对应的断路器未动作，则应由该方向上的 后备保护动作并触发与后备保护对应的断路器跳闽，然后利用Petri网的产生式规则，将 上述所有动作情况采用图形的方式建立的各方向上的所述分层子模型；
[0010] 所述分层子模型具体分为=层，第一层包括起始库所及其输出弧，第二层包括中 间库所及其输入弧、输出弧，第=层包括终端库所及其输入弧。
[0011] 所述综合诊断模型是将所述各个方向上的分层子模型通过化tri网的产生式规 则建立起来的；
[0012] (4)利用所述分层子模型和所述综合诊断模型来确定实际故障元件。
[0013] 优选地，所述步骤（4)包括W下步骤：
[0014] (41)根据所述输电网故障时的报警信息和每一个可疑故障元件的所述各分层子 模型，捜索与所述各分层子模型相关联的报警信息，并利用故障事件记录的时间约束特性， 通过时序推理分析检查时序不一致即误报的信息，从而获得每一个可疑故障元件的所述各 分层子模型的状态真值矩阵y=的，片,，…，7/5 ]，:其中元素汽;表示库所Pi对应报警信息的 状态，其取值为1、〇或-1，1表示接收到的报警信息满足时间约束，0表示未接收到报警信 息，-1表示接收到报警信息但不满足时间约束，即为误报，应予W剔除；
[0015] (42)根据所获得的每个所述各分层子模型状态真值矩阵，对每一个可疑故障元件 的HTFPN模型的库所、库所输入弧的置信度和库所输出弧的权重进行初始化设置；
[0016] (43)根据所获得的所述库所、所述库所输入弧的置信度和所述库所输出弧的权重 的初始化设置结果，按照每个所述分层子模型的层次划分结构，分别对每个所述分层子模 型进行模糊推理矩阵运算，获得该子模型的终端库所置信度矩阵，然后根据综合诊断模型 的加权平均计算获得每一个可疑故障元件的置信度；
[0017] (44)根据所获得的所有所述可疑故障元件的置信度，通过与口槛值进行比较的方 式确定实际故障元件；
[0018] 优选地，所述方法还包括：
[0019] 步骤（5)根据所获得的实际故障元件和所有可疑故障元件的分层子模型状态真 值矩阵，辨识继电保护装置的动作行为。
[0020] 优选地，所述步骤（43)中的模糊推理矩阵运算，具体包括W下步骤：
[0021] 1)根据第一层中的起始库所置信度矩阵ast。、输出弧置信度矩阵(U，获得第一层 变迁的合成输入概率矩阵Hi=ast乱t。；
[0022] 2)根据HiW及第二层中的中间库所输入弧置信度矩阵Imid，获得中间库所置信度 矩阵amid=Hilmid，然后根据中间库所输出弧置信度矩阵Oud，获得第二层变迁的合成输入 概率矩阵&=amiAid;
[0023] 3)根据H2W及第=层中的终端库所输入弧置信度矩阵ItM，计算所述终端库所的 置信度矩阵atw。
[0024] 优选地，所述步骤（5)具体包括W下步骤：
[00巧](1)对于故障元件，若主保护及相应断路器对应的状态真值矩阵元素均为1，则所 述后备保护或相应断路器对应的状态真值矩阵元素为1的视为误动；对于非故障元件，除 了与故障元件相关的保护和断路器外，其他状态为1的视为误动；
[00%] (2)对于故障元件，若主保护或相应断路器对应的状态真值矩阵元素不为1，而所 述后备保护或相应断路器对应的状态真值矩阵元素为1，则视为主保护或相应断路器拒动， 后备缺失的信息为漏报；若后备保护及相应断路器对应的状态真值矩阵元素均不为1，则 故障由主保护及相应断路器正确切除，缺失的信息为漏报。总体而言，按照本发明的上述技 术构思与现有技术相比，主要具备W下的技术优点：
[0027] 1、在现有模糊化tri网故障诊断模型的研究基础上，构造了一种基于分层子模型 和综合诊断模型的分层时间模糊化tri网故障诊断方法。采用该方法能够提高模糊化tri 网对网络拓扑结构变化的适应性，大大减少了模型复杂度和计算时间。此外，在充分考虑保 护、断路器动作的不确定性和报警信息的缺失对故障诊断的影响基础上，通过利用虚拟有 向弧和主、次库所，增强了方法对不确定和不完备的继电保护装置动作信息的容错能力；
[0028] 2、采用本发明提出的时序推理分析方法和时序不一致信息检查方法能够充分利 用故障事件记录的时间约束特性，有效甄别出时序不一致的报警信息，并通过状态真值矩 阵能够准确辨识继电保护装置的动作行为。
【附图说明】
[0029] 图1是本发明实施例的一种基于分层时间模糊化tri网的输电网故障诊断方法的 实现流程示意图；
[0030] 图2是本发明实施例的IE邸30节点系统网络拓扑结构示意图；
[0031] 图3是本发明实施例的母线B15的HTFPN模型图； 阳03引图4是本发明实施例的线路L15_18的HTFPN模型图；
[0033] 图5是本发明实施例的时序推理示意图；
[0034] 图6是本发明实施例的广州电网部分接线图。
【具体实施方式】
[0035] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明，并 不用于限定本