一种基于分层时间模糊Petri网的输电网故障诊断方法_3

文档序号:9432773阅读:来源:国知局
。报警信息 是指原因事件引发的保护和断路器动作信息,用集合A=(曰1,曰2,…,Sm}表示,其中M为报 警信息的个数,元素表示第i个报警信息。
[0059] 故障事件记录不仅直接反映实际故障情况,还蕴含着丰富的时间特性,并满足一 定的约束关系。定义两类时间约束:①一元时间约束,即单个事件发生的时间T应满足一定 的时间范围,用:7'€[7-\7'~]表示,其中1'和1'+分别为时间1'的最小值和最大值;(1)二元时 间约束,即两个事件之间的时间差应满足一定的时间范围,用巧.'心>e[A?7.AT;。表示,其 中Ti和Ti分别为事件i和事件j发生的时间,d(T1,Tj)=Tj-Ti,表示Ti和Ti之间的时间 距离,AT;;和AT;分别为cKTi,T,)的最小值和最大值。
[0060] 电力系统的故障诊断主要是利用原因事件和报警信息的动作时间及时间约束关 系来诊断出实际故障元件,其中最重要的就是通过二元时间约束对海量报警信息进行初步 筛选,进而剔除时序不一致的信息。基于此,本文将二元时间约束分为W下两种类型:①原 因事件与报警信息之间的二元时间约束,即<Ci,a,,)>,其中a,为原因事件C1弓I 发的报警信息,两者的动作时间分别为r。,寻巧,;②报警信息与报警信息之间的二元时间约 束,即< 曰1,a,,</巧,>>,其中曰1与a,为同一原因事件引发的报警信息,动作时间分别为
[0061] 实际系统中,当原因事件发生时,保护和断路器的动作时间并不能精确确定。其 中,保护的动作时间主要由保护装置整定延时和触发延时决定,而断路器也有一定的动作 延时。因此,根据传统继电保护配置原则,定义主保护、近后备保护、远后备保护相对原因事 件C的延时区间(单位为ms)分别为:
[00化]其中,下标m表示主保护,P表示近后备保护,S表示远后备保护。
[0066] 定义主保护、近后备保护、远后备保护对应的断路器相对于保护动作时间的延时 区间(单位为ms)为:
[0067] ^/巧,1;)臣[心;,么巧]=[40,60] 口)
[0068] 其中,下标b表示断路器,r表示触发断路器跳闽的保护。
[0069] 下面给出时序推理分析方法的具体实现手段。首先定义库所一时间关联矩阵: ①最小库所一时间关联矩阵= [A而,…,AT;。,表示起始库所与原因事件的最小 时间约束;②最大库所一时间关联矩阵=[A:C,A马:.,…,A^,],:表示起始库所与原因 事件的最大时间约束。若W原因事件的动作时间为参考点,可得最小、最大库所一时间关联 矩阵分别为ATmm= [10, 30, 260, 280, 950, 970]、ATmax= [40, 80, 340, 380, 1070, 1100], 单位为ms。实际上,调度中屯、仅能接收到报警信息,对于原因事件的动作时间是未知的, 另外报警信息还存在不确定性及部分缺失等现象,因此需对接收到的信息进行时序推理分 析,w找到合适的时间参考点。此外,不仅保护与相应断路器之间存在时间延迟,而且主保 护与后备保护之间同样存在着时间约束关系,根据式(2)-(4),定义主保护与近、远后备 保护之间的延时区间分别为(1〇",1;)=巧50,300]、(1〇",1',) = [940,1030]和(1〇;,1',)= [690, 730],单位为ms。
[0070]根据与分层子模型相关联的报警信息优先等级,制定如下时间参考点确定方法: ①将与元件相关联的报警信息置于集合z= {Zi,Z2,…,Z。}中,其中n为分层子模型的总 数,元素Zi={y1,72,…,y?}为与第i个分层子模型相关联的报警信息集合,其中Q为信息 总数;②对Zi进行时间约束检查。首先W优先级最高的报警信息为基准,依次检查与下一 级报警信息之间是否满足时间约束,若至少有一个下一级报警信息满足,则直接W优先级 最高的报警信息为时间参考点,对其他报警信息进行时间约束检查;③若Zi中所有下一级 报警信息均不满足时间约束,则将此最高优先级报警信息依次与Z,(j声i)进行比较,若还 都不满足,则表明此信息时序不一致,应WZi中下一级报警信息为基准,重复上述过程,直 至检查完所有报警信息。
[0071] 此外,由于主库所和次库所对应的是同一个断路器,因此根据断路器的实际动作 时间对运两个库所均进行时间约束检查,只要其中之一满足时间约束条件即可。如此,根 据库所对应报警信息的参考动作时间,便可推理出原因事件及其他库所的期望动作时间, 从而获得完整的故障事件时间区间。首先对于两个库所之间的时间约束,应该满足如下关 系:
[0072]
巧):
[0073] 其中,定义[Ti,T2]为正向时间约束,[-T2,-TJ为反向时间约束。假设库所Pi、 P2对应报警信息的动作时间分别为巧:苗,则若?;,已知,便可根据正向时间约束推理出 fp: €町+ri,rA+別若1^,已知,便可根据反向时间约束推理化店嗎-r;,?;:-。。
[0074] 根据正、反向时间约束关系,W及第X个可疑故障元件的分层子模型,制定起始库 所的时序推理方法如图5所示。图5中,实线箭头表示正向时序推理方向,虚线箭头表示反 向时序推理方向,P1-P4为与原因事件C相关联的库所,分别表示主保护、主保护对应的断 路器、后备保护、后备保护对应的断路器。
[00巧]假设接收到与某电网元件的分层子模型相关联的主保护在咬,时刻动作,且与下 一级报警信息满足时间约束关系,则为时间参考点,通过反向时间约束关系,便可推 理出原因事件的动作时间区间为rr.Tr]。然后如比时间区间为出发点,通过一系列正向时 序推理,便可获得各保护及相应断路器的的动作时间区间,如主保护对应的断路器跳闽时 间应满足r庇e[r;;,7;';] = [3(W7:-,80 + 7;-]。
[0076] 时序不一致信息检查方法的具体实现手段为:为充分利用上述获得的各分层子模 型起始库所应满足的时间区间,W便对实际接收到的报警信息进行时序不一致检查,定义 期望最小、最大动作时间矩阵如下。
[0080] 根据实际接收到的报警信息对分层子模型的起始库所动作时间矩阵Lt。进行赋 值,并与Thmi。和Thm。、比较,即可初步判定各报警信息是否满足时间约束关系,并得到状态真 值矩阵? =[^,片,,…,汽5 ],其中元素將?表示库所Pi对应报警信息的状态,定义如下:
[0081]
錢):
[0082] 其中,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。
[0083] 综上所述,通过对报警信息进行时序推理分析,可实现信息的初步筛选,有效甄别 出误报的信息,为后续继保装置动作行为辨识提供依据。
[0084] S6 :根据所获得的各分层子模型的状态真值矩阵,对第X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;
[0085] 库所置信度初始化设置的具体实现手段为:①将满足时间约束,即闲=1的报警 信息视为真,赋予较高的置信度。对于母线,主保护及相应断路器的置信度分别为0. 8564、 0. 9833 ;对于线路,主保护及相应断路器的置信度分别为0. 9913、0. 9833 ;不论是母线还是 线路,近、远后备保护的置信度分别为0. 8、0. 7,相应断路器的置信度分别为0. 85、0. 75。② 考虑到报警信息的不确定性,对时序不一致与调度端未曾接收即。的报警信息也赋予 一个较低的置信度,取为0. 2。③对于中间库所和终端库所,其初始置信度均为0。
[0086] 对库所输入弧的置信度,均取为0. 95。
[0087] 对库所输出弧的权重进行如下设置:从容错性角度出发,将保护库所和断路器库 所对变迁的影响程度视为相同,则从库所到同一个变迁的所有实有向弧具有相同的权重, 且总和为1 ;对于虚拟有向弧,若相应断路器库所满足时序约束条件,则令权重为0,否则为 1〇
[0088] S7:根据所获得的库所、库所输入弧的置信度和库所输出弧的权重的初始化设置 结果,按照分层子模型的层次划分结构,分别对每一个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第X个 可疑故障元件的置信度;
[0089] 分层子模型的层次划分结构具体为:将每
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