etri网的输电网故障诊断方法 的适应性，在算例1的基础上，假设线路Li2jJ亭电检修，调度中屯、收到如下报警信息：保护 Bi5m(12ms)、Lisi日s(990ms)动作，断路器CBi日14化3ms)、CBi日23化3ms)、CBisi日（1043ms)跳闽。
[0115]在故障诊断中只需去掉线路Li2_u方向上的分层子模型，而保留母线Bu在线路 Li4_i5、L心18和L15_23方向上的诊断结果，即[0. 8302]、[0. 834引和[0. 8302]，然后修正综合 诊断模型，得到母线Bis的置信度为（0. 830化0. 8348+0. 8302)0. 95/3 = 0. 7901。同理，线 路Lisjs的置信度为0. 3977,最终可得实际故障元件为母线B15。
[0116] 另外，若电网增加了几条线路，则只需添加元件的相应分层子模型，并修正综合诊 断模型，不需要重新建立元件的整个模糊化tri网，大大减小了建模复杂度。因此，当网络 拓扑结构发生变化时，本模型只需做少量的修正，便可得到新网络拓扑下的故障诊断模型， 因而具有较好的适应性。
[0117] 为进一步验证本发明所提方法的实用性，下面采用广州电网的一个实际故障案例 进行详细说明，网络接线如图6所示。
[011引某故障发生后，调度中屯、接收到如下报警信息：靠近碧山站的线路L2M3纵联差动 保护0ms动作，靠近炼化站的线路L2943纵联差动保护2ms动作，断路器CB14于50ms跳闽，断 路器CBi2于90ms跳闽，碧山站失灵保护279ms动作，断路器CB16于328ms跳闽，断路器CB6 于330ms跳闽，断路器CBy于337ms跳闽。
[0119] 通过分析得到可疑故障元件为线路L2M3和母线B4,然后建立其HTFPN模型。根据报 警信息的时间延迟区间，发现断路器CBi2(90ms)跳闽不满足时间约束关系，故为时序不一 致的报警信息。最后，利用矩阵运算进行模糊推理，得到诊断结果为：①对于线路L2M3,在Bs 和B4方向上的分层子模型的终端库所置信度矩阵分别为[0.8910]和化9363]，经过综合 诊断模型，得到元件最终置信度为0. 8680 ;②对于母线B4,在Lzzgs、L2279、L2943和CBle方向上 的分层子模型的终端库所置信度矩阵分别为[0. 5340]、[0. 5340]、[0. 3610]和[0. 5340]， 经过综合诊断模型，得到元件最终置信度为0. 4662 ;可知线路L2M3发生故障，进一步分析， 发现断路器CBi2拒动，与实际情况相吻合，可见本发明所提方法对于实际系统也能给出正 确的诊断结果，具有较好的应用前景。
[0120] 研究分析表明，本发明提出的一种基于分层时间模糊Petri网的输电网故障诊断 方法，不仅能够有效应对网络拓扑结构变化时模型的适应性问题，大大减少模型复杂度和 计算时间，还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，提 高了对不确定和不完备的继电保护装置动作信息的容错能力。通过IEEE30节点系统的多 组算例仿真和实际电力系统的故障案例测试，验证了方法的正确性和有效性。 阳121] 本领域的技术人员容易理解，W上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用W 限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于分层时间模糊Petri网的输电网故障诊断方法，其特征在于，该方法包括 以下步骤： (1) 获取所述输电网的网络拓扑结构以及故障时的报警信息； (2) 根据所述输电网网络拓扑结构以及报警信息，采用结线分析法搜索故障停电区域， 确定可疑故障元件； (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Petri网模型，该HTFPN模型包 括分层子模型和综合诊断模型，其中： 所述分层子模型是在充分考虑故障可能蔓延的所有方向，以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 对应的断路器跳闸，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闸，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； 所述分层子模型具体分为三层，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，第三层包括终端库所及其输入弧。 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Petri网的产生式规则建 立起来的； (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。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（4)包括以下步骤： (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， 搜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:，:^…，為]，其中元素巧表示库所？1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，〇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，应予以剔除； (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； (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； (44) 根据所获得的所有所述可疑故障元件的置信度，通过与门槛值进行比较的方式确 定实际故障元件。3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 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。4. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤（43)中的模糊推理矩阵运算，具体 包括以下步骤： 1) 根据第一层中的起始库所置信度矩阵a sta、输出弧置信度矩阵Osta，获得第一层变迀 的合成输入概率矩阵H1= a sta〇sta; 2) 根据H1以及第二层中的中间库所输入弧置信度矩阵I ^ld，获得中间库所置信度矩阵 a"ld= H Jnild，然后根据中间库所输出弧置信度矩阵Onild，获得第二层变迀的合成输入概率 矩阵 H2= a mid〇mid; 3) 根据氏以及第三层中的终端库所输入弧置信度矩阵I tCT，计算所述终端库所的置信 度矩阵αtCT。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤（5)具体包括以下步骤： (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； (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。
【专利摘要】本发明公开了一种基于分层时间模糊Petri网的输电网故障诊断方法，属于电力技术领域；现有技术中的Petri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；本发明的分层时间模糊Petri网模型，包括分层子模型和综合诊断模型，在保护和断路器发生误动或拒动、报警信息缺失以及发生多重故障等情况下，均能给出正确的诊断结果，具有较好的应用前景。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105183952
【申请号】CN201510500855
【发明人】白展, 苗世洪, 孙雁斌, 陈亦平, 姚伟, 文劲宇, 侯云鹤, 李超
【申请人】华中科技大学, 中国南方电网有限责任公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年8月14日