一种电力系统故障诊断的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统故障诊断领域，更具体地，涉及一种电力系统故障诊断的方法。
【背景技术】
[0002]电力系统故障过程本身存在着不确定性，这种不确定性主要是由保护或断路器误动、拒动，远动信息通信错误等因素造成。在仅能通过SCADA(数据采集与监控)系统获得故障征兆信号时，电网故障诊断中的不确定性就更加明显，影响电网故障的实时诊断。贝叶斯网络和信息论都以概率论为基础，可以实现对故障信息的不确定性进行量化。
[0003]但基于贝叶斯网络的故障诊断方法需要大量完备的实际故障样本进行训练以提高诊断精度，而且，现有基于贝叶斯网络的故障诊断方法在处理故障信息的不确定性时，都假定了事先已经知道缺失的遥信量，再利用其余故障信息对缺失信息进行估计，然后进行故障诊断。但这样的假设在实际应用中难以成立，目前实际应用中的SCADA系统，无论是采用原部颁CDT规约还是采用国际标准的101规约，遥信量都采用变位上送方式，以节省数据传输量。当发生故障时，即使出现了遥信丢失的情况，在调度端也难以确定具体是哪个遥信量出现了缺失。因此，在现阶段基于贝叶斯网络的故障诊断方法对于遥信信息传输错误带来的不确定性尚不具备实用性。同样的问题还存在于多种故障诊断方法中。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种信息论与专家系统相结合进行电力系统故障诊断的方法。
[0005]为了达到上述技术目的，本发明的技术方案如下:
[0006]—种电力系统故障诊断的方法，首先建立实际信道的故障诊断信息传递模型，根据电力系统发生故障的停电区域，利用专家系统，经过正向推理得到所有可能故障的设备，然后分别假设可疑设备发生故障，反向推理出对应的开关和保护的动作状态，得到实际通信中所有可能的信源;最后结合保护、开关的拒动概率和设备故障的先验概率计算出信源的自信息或先验概率，这样故障过程中的不确定性就包含在信源中，在实际的SCADA系统中，调度中心看到的征兆信息是由保护和开关的动作状态组成的一组数据序列，这样根据通信中信道的转移概率计算信源的条件自信息量，实现了对实际信道中信息不确定性的定量描述，建立基于实际信道的故障诊断信息传递模型，调度中心根据该故障诊断信息传递模型实施故障排除。
[0007]进一步地，所述实际信道的故障诊断过程的具体计算步骤如下:
[0008]①首先根据SCADA所采集到的动作开关记录，通过拓扑分析得到故障后的所有失电区域；
[0009]②通过遥测、遥信以及保护类型、动作时间等信息判断出失电区域内动作保护的性质，如果是主保护动作，将其保护对象作为可疑故障设备，如果是后备保护动作或者无法判断保护性质，将其后备范围内的所有电气设备作为可疑故障设备，缩小故障区域;没有保护信息的失电区域记录为故障区域；
[0010]③由专家系统对故障区域内的可疑设备做出基本分析，如果此时只有一个设备被确定为可疑故障设备，则此时系统发生的是简单故障；如果得到的故障征兆对应多种故障可能或者无法利用专家系统规则进行决策时，进入复杂故障的分析；
[0011]④反向推理:分别假设可疑故障设备集中所有电气设备故障，同时考虑组合故障的情况，然后根据②中判断的动作保护性质建立信源;如果判断是主保护动作，假设设备故障时，只考虑由可疑设备的主保护将其隔离;如果实际是后备保护动作，假设设备故障时，反向推理到由此后备保护将其隔离；如果保护性质复杂或者无法判断保护性质，按照主保护或者后备保护动作将故障隔离分别进行故障假设，推理出导致区域失电的保护、开关动作序列，建立一组故障征兆组合集即信源；
[0012]⑤结合设备故障的先验概率、保护和开关的拒动概率计算出每个信源的先验概率，然后根据接收的故障征兆信息，利用信息传输理论，计算出信源的件自信息量或后验概率条；
[0013]⑥将信源的条件自信息量由小到大排列，即将信源的后验概率按照由大到小排列，排在最前面的信源对应的故障假设最有可能发生，同时可判断出保护和开关是否正确动作和信息在传输过程中是否存在丢失或者误码的情况；
[0014]主保护、后备保护、保护动作时间的解释如下:
[0015]主保护:满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。即当设备发生故障时瞬时动作的保护；
[0016]后备保护:保护装置拒动、保护回路中的其他环节损坏、断路器拒动、工作电源不正常乃至消失等时有发生，造成主保护不能快速切除故障，这时需要后备保护来切除故障；即在主保护不动作时再动作，一般有延时来判断主保护动作与否;保护动作时间:由保护装置启动到动作信号出口的时间。
[0017]进一步地，所述建立基于实际信道的故障诊断信息传递模型，将专家系统和信息论中处理通信误码的理论相结合，清晰简便的对故障诊断中保护、断路器拒动和通信中的不确定性进行定量的描述，与专家系统结合，提高了诊断速度，并具有实用性和扩展性，用统一的指标一一信息量对可疑故障进行排序，降低了漏警和虚警的风险，并且在较大干扰存在的情况下，得出合理的诊断结果，具有一定的容错和纠错性，处理遥信的不确定性，指导调度员进行故障诊断和故障处理，有利于实现在线应用。
[0018]与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是:
[0019]本发明能够对故障中的不确定性进行定量描述，当实际故障征兆可能对应多种故障假设情况时，或者由于遥信错误，调度中心得到的故障征兆与专家系统的规则库中所存储的所有规则都无法匹配时，按照所提方法进行故障诊断，可以按照故障假设发生的可能性大小对调度员起到辅助决策的作用。
[0020]由于采用了专家系统的正反向推理来确定可能的信源，信源组合集非常有限，而且所有信源的指定都是以故障假设为基础的，基本上不受遥信接收到的故障征兆的影响，不但可以计及故障发生时的保护拒动和开关的拒动、误动等不确定情况，还可以处理实际信道(远动通道)中发生的遥信缺失、出错等各种不确定性问题。该算法综合利用了专家系统和信息理论的优点，基本达到了实用化的要求。
[0021]采用信息论与专家系统相结合的方法，重点解决电力系统发生故障时遥信、遥测(信息传输过程)信息的不确定性问题，使故障诊断方法能够实用化。利用专家系统强的逻辑推理功能尽可能的简化信源，解决抽象信息传输模型中信源的解空间过大的弊端。利用信息论严密的推理计算功能，将故障过程中的不确定性和信息传输中的不确定性统一起来，用信息量进行量化，计算出故障假设发生的可能性，最终按照故障假设发生的可能性大小对所有可能的故障情况进行排断，指导调度员按照实际设备发生故障的可能性大小去查找故障点，真正起到辅助决策的作用。同时能够诊断出可疑故障对应的保护和开关的动作情况，也可以反映信息在实际信道中的传输情况。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的故障诊断信息传递模型；
[0023]图2为本发明中考虑SCADA信息不确定性的故障诊断流程图。
【具体实施方式】
[0024]附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
[0025]为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
[0026]对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0027]下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
[0028]实施例1
[0029]如图1-2所示，一种电力系统故障诊断的方法，首先建立实际信道的故障诊断信息传递模型，根据电力系统发生故障的停电区域，利用专家系统，经过正向推理得到所有可能故障的设备，然后分别假设可疑设备发生故障，反向推理出对应的开关和保护的动作状态，得到实际通信中所有可能的信源;最后结合保护、开关的拒动概率和设备故障的先验概率计算出信源的自信息或先验概率，这样故障过程中的不确定性就包含在信源中，在实际的SCADA系统中，调度中心看到的征兆信息是由保护和开关的动作状态组成的一组数据序列，这样根据通信中信道的转移概率计算信源的条件自信息量，实现了对实际信道中信息不确定性的定量描述，建立基于实际信道的故障诊断信息传递模型，调度中心根据该故障诊断信息传递模型实施故障排除。
[0030]实际信道的故障诊断过程的具体计算步骤如下:
[0031]①首先根据SCADA所采集到的动作开关记录，通过拓扑分析得到故障后的所有失电区域；
[0032]②通过遥测、遥信以及保护类型、动作时间等信息判断出失电区域内动作保护的性质，如果是主保护动作，将其保护对象作为可疑故障设备，如果是后备保护动作或者无法判断保护性质，将其后备范围内的所有电气设备作为可疑故障设备，缩小故障区域;没有保护信息的失电区域记录为故障区域；
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