一种基于计及时序信息的电网故障诊断方法与流程

本发明涉及电网故障诊断，具体为一种基于计及时序信息的电网故障诊断方法。

背景技术：

1、电网故障诊断对于电力系统的快速恢复，保证系统的正常运行有非常重大的作用。一直以来，电力系统相关研究者也没很好的解决。其存在的难点在于：融合保护和断路器出现拒动和误动的模型求解，以及诊断出来解的不唯一性。

2、电网发生复杂故障时即发生多重故障时或者告警信息存在误报和漏报情况时，故障诊断的难度显著增大。针对电网故障一般采用如下诊断方法：利用保护动作和断路器跳闹的时序信息和因果关系，辨识漏报和误报的告警信息，优选诊断结果；基于外展推理和简洁覆盖集理论构造处理告警信息时间特性的故障诊断数学模型，并以时间图的形式来表示故障元件与告警信息及其时间特性之间的关系。只利用断路器跳闹的时序信息进行电网故障诊断的0-1规划数学模型，先进行实时结线分析，辨识出无源区域作为故障区域，然后将故障诊断转换成一个数学规划问题来求解。

3、上述故障诊断方法适用于保护动作信息不可获获不完整的电力系统，且对时段的划分和数据的同步又有很高的要求，通常只能确定出故障区域，电网故障诊断的准确性有待提高。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于计及时序信息的电网故障诊断方法来解决上述现有的故障诊断方法在电力系统应用，适用性较差，且难以对故障点进行准确诊断的问题。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于计及时序信息的电网故障诊断方法，包括以下步骤：

3、获取可疑元件对应的保护的动作状态以及可疑元件对应断路器的动作状态，获取保护对应的告警信息以及断路器对应的告警信息；

4、对保护和断路器分别进行动作状态解析，得到动作状态解析模型；

5、对保护和断路器分别进行告警信息解析，得到告警信息解析模型；

6、联立动作状态解析模型以及告警信息解析模型，构建电网故障信息物理模型；

7、建立所述电网故障信息物理模型的目标函数，并结合电网故障信息物理模型对目标函数求解以得出故障诊断结果。

8、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

9、进一步，所述保护和断路器的动作状态解析包括动作状态规则解析和动作状态时序解析。

10、进一步，所述保护和断路器的动作状态解析包括动作状态规则解析和动作状态时序解析。

11、进一步，所述动作状态规则解析包括：

12、对保护进行动作状态规则解析，得到可疑元件对应的主保护、近后备保护、远后备保护和断路器失灵保护的动作期望；

13、对断路器进行动作状态规则解析，得到断路器的动作期望。

14、进一步，所述可疑元件对应的主保护、近后备保护、远后备保护和断路器失灵保护的动作期望的计算过程如下：

15、设元件sd,k的主保护为ri，若可疑元件sd,k故障(sd,k＝1)，则其主保护ri应该动作，其动作期望为：

16、

17、设元件sd,k的近后备保护为rj，当元件sd,k发生故障而主保护ri未动作时，此时sd,k＝1，ri＝0，则近后备保护rj应该动作，其动作期望可解析表达为：

18、

19、设元件sd,k的远后备保护为rl，rl为sd,k以及为sd,k保护区域内的临近元件sd,l提供远后备保护，其中，

20、若sd,k故障(sd,k＝1)，且其对应的主保护ri和近后备保护rj未动作，则远后备保护rl要动作；

21、若元件sd,l∈z(rl,sl)故障，且rl到sl关联路径上的所有断路器p(rl,sl)均为闭合状态，当sd,k的临近元件sd,l发生故障，且其关联路径处于连通状态时，则远后备保护rl要动作；

22、因此，其动作的期望为：

23、

24、若保护rx动作驱动断路器ck跳闸，而断路器发生拒动，则断路器失灵保护rk应该动作，则失灵保护的为：

25、

26、r表示可疑元件对应的保护的状态，c表示可疑元件对应断路器的状态。

27、进一步，所述断路器的动作期望的计算过程如下：

28、断路器ck相对应的任意的保护rx动作，并使得断路器ck跳闸，则此时断路器ck应跳闸(ck＝1)，则其断路器的动作期望fck表示为：

29、

30、r表示可疑元件对应的保护的状态，c表示可疑元件对应断路器的状态。

31、进一步，根据可疑元件对应的主保护、近后备保护、远后备保护和断路器失灵保护的动作期望，得到保护和断路器在拒动和误动情况下的动作状态解析模型；

32、其中，保护r∈r的动作状态解析为：

33、

34、断路器c∈c的动作状态解析为：

35、

36、联立式6和式7得出动作状态解析模型：

37、

38、其中，dcmc表示拒动又误动；rdr表示动作又拒动；表示未动又误动；frmr表示有激励又误动；表示无激励又拒动；c∈c表示断路器的动作状态解析，r∈r表示保护的动作状态解析。

39、进一步，所述保护对应的告警信息以及断路器对应的告警信息为：

40、保护r动作(r＝1)，且其动作的告警信息未被漏报(lr＝0)；

41、保护r未动作(r＝0)，但其告警信息为误报(mr＝1)。

42、保护r动作(c＝1)，且其动作的告警信息未被漏报(lc＝0)；

43、保护r未动作(c＝0)，但其告警信息为误报(mc＝1)

44、进一步，所述对保护和断路器分别进行告警信息解析包括：

45、对保护和断路器分别进行漏报与误报动作状态解析，得到保护和断路器在漏报与误报状态的告警信息解析模型；

46、其中，保护r的动作告警信号r′的解析表达式为：

47、

48、wrlr表示漏报与误报，r′lr表示有告警信息又漏报，表示无告警信息有误报，rwr表示保护动作又误报，表示保护不动作又漏报；

49、对上式进行等价变换，可得：

50、

51、表示不动作有告警信息，表示动作了无告警信息；

52、进一步：

53、

54、里面的表示等价于，表示错误的信息；

55、根据上式，保护动作告警信息错误er和其告警信息r′组成保护动作状态r的显式函数；

56、对于任一断路器c∈c，在告警信息出现误报和漏报时，约束其矛盾逻辑状态，则可解析表达其跳闸状态的告警信息c′为：

57、

58、进一步，对断路器告警信息的误报和漏报实现解耦，即：

59、

60、进一步：

61、

62、进一步，所述动作状态时序解析包括：对保护和断路器进行动作状态时序解析，得保护和断路器包含时序信息的元件函数、状态函数以及状态变化函数；

63、元件函数：

64、用sd,k表示第k个元件的状态，0表示元件正常状态，1表示元件故障状态，即

65、

66、式中：t0表示时间参考点，tn-1表示最后一个警报的动作时刻，tn表示故障结束时刻，sd,k＝0或sd,k＝1分别表示第k个元件在t时刻未故障或已发生故障；

67、状态函数：

68、当保护和断路器没有动作之前，规定之前的状态值为0；动作之后，其状态值为1；

69、

70、

71、式中：对应着保护的动作时刻，对应着断路器的动作时刻，ri(t)＝0或1,cj(t)＝0或1分别表示第i个保护或断路器在t时刻未故障或已发生故障；

72、状态变化函数：

73、当保护和断路器动作时刻在元件的故障区间内，规定此时的状态变化函数值为1；在元件故障区间内，其状态变化函数值为0；

74、

75、

76、式中：ts表示保护或断路器变化开始的时刻，te表示保护或断路器变化结束的时刻。

77、进一步，所述电网故障信息物理模型为：

78、

79、进一步，对所述电网故障信息物理模型进行化简得到如下目标函数：v(g,l,w)＝v(g,e)

80、

81、其中，表示期望不动作实际动作；表示期望动作实际不动作。

82、本发明的有益效果是：本发明涉及的基于计及时序信息的电网故障诊断方法，涉及电网的保护规则和电网的0-1信息模型，完整的保留了电网的元件状态、保护和断路器的运行规则；在通过调度人员对于信息模型的接收，通过电网模型的解析入手，将原本复杂的模型进行了泛化，从而提高了信息物理模型在电网故障诊断的通用性和准确性。其后，再通过具体的算例来描述电网的信息物理模型以及对于电网故障的诊断，从而来提高信息物理模型在实际电网中的适应性。