CN102496910B - 多设备互联网络的故障分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多设备互联网络的故障分析方法，这种多设备互联网络由一次设备和与之关联的二次设备构成。包含以下步骤：根据各间隔内所有一次设备的网络关联关系，定义由一次设备多项式组成的一次设备矩阵，根据二次设备与各间隔内各一次设备的网络关联关系，定义由二次设备多项式组成的二次设备矩阵；设定一次设备多项式中各分项的系数；设定二次设备多项式中各分项的系数；执行故障位置判定流程，根据一次设备矩阵和二次设备矩阵，确定网络的故障位置和故障类型。上述一次设备多项式由公式给出，上述二次设备多项式由公式

给出。采用此技术方案，能提高故障定位效率，减少网络端点排查次数，有效提高网络资源使用率，提高网络经济运营效益。

Description

多设备互联网络的故障分析方法

技术领域

本发明涉及网络故障定位分析领域，尤其涉及一种多设备互联网络的故障分析方法。

背景技术

多设备互联网络主要由一次设备和二次设备通过一定的逻辑关系相互关联而成的。由于网络中设备繁多，关联关系错综复杂，所以在发生故障的时候，往往定位难，判定更难，效率低，无法在第一时间内处理故障信息，只能通过大概范围内的逐一排查等方式进行处理，影响整个网络的运作效率。

以电力网络为例，传统的电网故障判定效率低，不确定性大，大多数情况下采用区域全互连逐步排查并结合相关技术人员的经验的方式进行。由于电力网络互连的复杂性，所以这种排查方式往往都是成几何级的方式扩散到网络中的各点，而在排查的过程中经验也无法有效的积累下来，从而无法形成可靠的方法对后续故障问题以指导，因此存在较大的不可复制性。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的缺陷，提供一种适合在多设备协同工作的互联网络中，迅速定位故障点并对故障类型进行初步判定的方法。

本发明的技术目的是通过以下技术方案实现的：

本发明所称的多设备互联网络，包含至少一个间隔内的至少一个一次设备、以及与该间隔内各一次设备相关联的至少一个二次设备。本发明给出的多设备互联网络的故障分析方法包含以下步骤：

首先，根据各间隔内所有一次设备的网络关联关系，定义由至少一个一次设备多项式SumPri组成的一次设备矩阵；根据二次设备与各间隔内各一次设备的网络关联关系，定义由至少一个二次设备多项式SumSec组成的二次设备矩阵；

其次，设定一次设备多项式SumPri中各分项的一次设备系数KP；设定二次设备多项式SumSec中各分项的二次设备系数KS；

最后，执行故障位置判定流程，根据一次设备矩阵和二次设备矩阵中各多项式的取值，确定本发明所称多设备互联网络的故障位置和故障类型。

采用本发明的技术方案，通过定义相关联的一次设备矩阵和二次设备矩阵，结合用户的经验在网络节点建立之初设置好相应的设备系数和故障事件信息等数据，并根据实际情况对矩阵中各多项式进行求和计算。根据计算的结果，执行相应的故障位置判定流程，对故障点的位置做出准确的定位以及故障类型的判定。这种技术方案的好处在于：采用矩阵计算，执行故障位置判定流程，可以在较短时间内根据预先设定的设备系数对故障点进行准确的定位，并根据预设的故障信息对故障类型进行分析判断，可以大大提高故障定位的效率，避免了采用区域全互连逐步排除的方法来进行故障定位和判定，同时大幅减少网络端点排查的次数；有效的提高了网络资源的使用率，提高了网络的经济运营效益。

进一步地，上述一次设备多项式SumPri可由同一间隔内的各一次设备的状态信息PVal与该一次设备的一次设备系数KP的乘积之和构成，即，一次设备多项式SumPri由公式

给出，其中，数值p为多设备互联网络中位于该间隔内的一次设备的总数量。二次设备多项式SumSec由多设备互联网络中与同一个一次设备相关联的各二次设备的状态信息SVal与该二次设备的系数KS的乘积之和构成，即，二次设备多项式SumSec由公式

给出，其中，数值m为多设备互联网络中与该一次设备相关联的二次设备的总数量。

这种以矩阵的方式定义一次设备和二次设备关联关系的实现方案，简化了网络中各节点的关联关系表示，便于用计算机进行数据处理，大大减小了故障排除的成本，提高了故障定位和故障类型分析的效率。

上述一次设备多项式中，一次设备的状态信息PVal的取值可取为“0”或“1”，分别表示该一次设备“正常”或“故障”；上述二次设备多项式中，二次设备的状态信息SVal的取值可取为“0”或“1”，分别表示该二次设备“正常”或“故障”。将设备“正常”和“故障”的状态信息转化为数值化表示，便于用计算机进行数据处理。

上述一次设备系数KP可由该一次设备的关键度系数PKey、可靠性系数PRea、使用年限系数PUse和功用系数PFun，采用公式KP＝PKey+PRea+PUse+PFun计算得到。二次设备系数KS可由该二次设备的关键度系数SKey、可靠性系数SRea、使用年限系数SUse和功用系数SFun，采用公式KS＝SKey+SRea+SUse+SFun计算得到。将设备的关键度、可靠性、功用和使用年限作为考查设备的系数，并这四方面系数划分优先级，有利于高效地确定故障类型，提高互联网络的故障排除效率。

在对上述四方面系数划分优先级时，优选按照优先级由高到低的顺序设定关键度系数SKey、可靠性系数SRea、使用年限系数SUse、和功用系数SFun。并且，在确定该四方面系数的数值时，优选满足以下条件：优先级低一级的系数的取值的最大值应不高于优先级高一级的系数的取值范围的1/2。

本发明中的故障位置判定流程优选按照以下步骤进行：

第一步，根据实际故障点产生的信息，计算各二次设备多项式SumSec的值，进而得到二次设备矩阵的值；

第二步，执行二次设备故障信息判定流程，计算各一次设备多项式SumPri中各一次设备的状态信息PVal的取值；

第三步，逐个判断各一次设备的状态信息PVal的取值：若为“0”，则执行二次设备故障信息判定流程；若为“1”，则执行一次设备故障信息判定流程。

通过计算一次设备矩阵和二次设备矩阵的值，判断网络故障的位置和类型，将判断条件和依据转化为数值化表示，有利于降低人为因素对故障分析过程的影响，并便于利用计算机高效地进行处理。解决了传统关联网络中定位故障位置难，判断故障类型更难的问题，降低了故障排除的成本，提高了网络的运行效率，增加了网络运营的经济效益。

上述二次设备故障信息判定流程可按照以下步骤进行：

判断与某一次设备相关联的二次设备多项式SumSec的值：

(1)若多项式SumSec的值满足则与这些二次设备相关联的该一次设备的状态信息PVal的取值为“1”，判定这些二次设备“正常”，与这些二次设备相关联的该一次设备“故障”；

(2)若多项式SumSec的值满足

则与这些二次设备相关联的该一次设备的状态信息PVal的取值为“1”，判定大部分二次设备“正常”，与这部分二次设备相关联的该一次设备“故障”；并且，判定二次设备状态信息SVal取值为“0”的二次设备不正确，这部分二次设备“故障”；

(3)若多项式SumSec的值满足

则与这些二次设备相关联的该一次设备的状态信息PVal的取值为“0”，判定大部分二次设备“正常”，与这部分二次设备相关联的该一次设备“正常”；并且，判定二次设备状态信息SVal取值为“1”的二次设备不正确，这部分二次设备“故障”；

(4)若SumSec的值满足SumSec＝0，则判定多设备互联网络中所有的一次设备和二次设备均正确无故障。

上述一次设备故障信息判定流程可按照以下步骤进行：

判断一次设备多项式SumPri的值：

(1)若一次设备多项式SumPri的值满足

则该间隔内所有的一次设备的状态信息PVal的取值均为“1”，判定同一间隔内的所有一次设备均“故障”；

(2)若多项式SumPri的值满足

则判定该间隔内至少一半一次设备“故障”，进一步执行一次设备故障定位流程；

(3)若多项式SumPri的值满足

则判定该间隔内至少一个一次设备“故障”，并进一步执行一次设备故障定位流程；

(4)若多项式SumPri的值满足SumPri＝0，则判定多设备互联网络中所有的一次设备和二次设备均“正常”。

上述一次设备故障定位流程可按照以下步骤进行：

判断一次设备多项式SumPri的值：

(1)若多项式SumPri的值等于一次设备多项式中某个一次设备的系数KP，则判定该一次设备“故障”；

(2)若多项式SumPri的值等于一次设备多项式中多个一次设备的系数KP的和，则判定状态信息PVal的值为“1”的一次设备“故障”，并且，与状态信息PVal的值为“0”的一次设备相关联的二次设备“故障”。

本发明的技术方案适用于电力网络系统的故障分析，也适用于电信网络、地铁供电网络、石油供电网络等多设备互连协调工作的网络的故障定位和故障类型判定。

附图说明

图1是电力网络中变电站内一次设备与二次设备关联的主接线示意图；

图2是本发明故障分析方法的主流程示意图；

图3是本发明中故障位置判定流程的实施示意图；

图4是本发明中二次设备故障信息判定流程的实施示意图；

图5是本发明中一次设备故障信息判定流程的实施示意图；

图6是本发明中一次设备故障定位流程的实施示意图；

图7是本发明中二次设备矩阵故障判定的流程示意图；

图8是本发明中一次设备矩阵故障判定的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细说明。

本发明给出的技术方案适用于类似电力网络系统、电信网络、地铁供电网络、石油供电网络等多设备互连协调工作的网络的故障定位和故障类型判定。

以下主要以电力网络系统为例说明本发明的具体实施方式。

图1所示是变电站内一次设备与二次设备相关联的主接线示意图(以下简称主接线图)。图中共示出了四个由通用一次设备构成的间隔，分别为间隔I 101、间隔II、间隔III、和间隔IV，一个由线路设备构成的母线间隔，以及一个独立设备变压器100。详细关联关系描述如下：

其一，断路器I和线路I为位于同一间隔I 101内的一次设备，该间隔内，与一次设备相关联的二次设备分别为与断路器I相关联的断路器保护5、以及与线路I相关联的线路保护1。类似地，图中还示出了同一间隔II内的一次设备断路器II、线路II，以及与之分别相关联的二次设备断路器保护6和线路保护2；同一间隔III内的一次设备线路III和与之相关联的二次设备线路保护3；同一间隔IV内的的一次设备线路IV和与之相关联的二次设备线路保护4。

其二，母线间隔内的一次设备包括220kV母线I段、220kV母线II段、110kV母线、和35kV母线。母线间隔的划分也可根据需要将不同电压等级母线拆分成不同的母线间隔来进行计算。与母线间隔内各个一次设备相关联的二次设备分别为母线保护7、母线保护8、母线保护10、和母线保护9。

其三，独立设备变压器100，与之相关联的二次设备包括变压器保护11、变压器保护12、和变压器保护13。

本发明故障分析方法的第一步，就是要根据各间隔内所有一次设备的网络关联关系，定义由一次设备多项式SumPri组成的一次设备矩阵；根据二次设备与各间隔内各一次设备的网络关联关系，定义由二次设备多项式SumSec组成的二次设备矩阵，参见图2所示。

在定义一次设备矩阵时，往往可采取以下方式：

(1)对于通用一次设备，如图1所示断路器等，可以以间隔为单位，同一间隔内的一次设备建立对应的多项式，即有多少个间隔就有多少个间隔多项式；

(2)对于线路设备，同一线路上的一次设备建立对应的多项式，即有多少条线路就有多少个线路多项式；

(3)对于变压器等相对独立不归入间隔的装置，可以独立建立单项式。

对以上相关联的所有一次设备建立一次设备多项式，进而构成一次设备矩阵。一次设备矩阵内可能包含多设备互联网络中各间隔内所有一次设备的一次设备多项式、各线路设备的一次设备多项式、以及各独立设备的一次设备多项式。同一个一次设备可能会在多个一次设备多项式中重复出现，且相关的系数可能并不相同，这是根据该一次设备相应的间隔或者线路等因素而确定的。

上述所谓“间隔”，是电力专业专有名词，具体定义是：变电站中具有某些共同功能、紧密连接的部分。例如进线或者出线与母线之间的开关设备；由断路器、隔离开关及接地开关组成的母线连接设备；环形电气接线(断路器和两侧开关)中的虚拟间隔等。这些部分通常包含一个受保护的设备，如断路器或一端线路。其中开关设备的控制具有某些共同约束条件，如连锁或者定义明确的操作序列。这些部分称为间隔，并且由称之为“间隔控制器”和“间隔保护”的装置管理。例如，在图1中，断路器保护5(二次设备)与断路器I(一次设备)之间存在保护关系，即通过断路器保护5在正确的时机跳开断路器I(开关)以达到保护断路器I的目的。图1中的线路I和断路器I都属于该间隔I 101内的一次设备。在传统变电站设计中常常不将变压器等一次设备归入间隔，所以这里变压器属于独立一次设备。在同构的多设备互联网络中，间隔的概念可以扩展为关系紧密的设备集合。

再以电信网络和服务器集群系统工作网络为例，如路由器和交换机组成的通信网络，云计算中的硬件集群以及大规模矩阵存储等，一次设备可以映射成主设备或者关键设备，二次设备可以映射成后备设备或者次优设备。本发明给出的故障分析方法同样适用。

多服务器协同工作的网络与电力网络的不同之处在于，设备间不存在明显的一二次的层次关系(运行与保护等层次关系)，所以可以只设置一次设备矩阵的方式来实施本发明的技术方案，进行故障分析和定位。

在建立一次设备矩阵的过程中，可采用如下方法建立一次设备多项式：

一次设备矩阵SumPri多项式SumPri由同一间隔内的多设备互联网络中各一次设备的状态信息PVal与该一次设备的一次设备系数KP的乘积之和构成，即，一次设备矩阵SumPri多项式SumPri由以下公式给出，

其中，数值p为多设备互联网络中某类位于该间隔内的一次设备的总数量。

以图1所示电力网络为例，该网络中包含四个由通用一次设备构成的间隔，分别为间隔I 101、间隔II、间隔III、和间隔IV，一个由线路设备构成的母线间隔，以及一个独立设备变压器100。因此，依据该网络应列出六个一次设备多项式。分别为：

间隔I：

SumPri(1)＝KP_lineI(1)*PVal_lineI(1)+KP_swI(2)*PVal_swI(2)

间隔II：

SumPri(2)＝KP_lineII(1)*PVal_lineII(1)+KP_swII(2)*PVal_swII(2)

间隔III：

SumPri(3)＝KP_lineIII(1)*PVal_lineIII(1)

间隔IV：

SumPri(4)＝KP_lineIV(1)*PVal_lineIV(1)

母线间隔：

SumPri(5)＝KP_220I(1)*PVal_220I(1)+KP_220II(2)*PVal_220II(2)

          +KP₁₁₀(3)*PVal₁₁₀(3)+KP₃₅(4)*PVal₃₅(4)

变压器：

SumPri(6)＝KP_tran(1)*PVal_tran(1)

在建立二次设备矩阵的过程中，可采用如下方法建立二次设备多项式：

二次设备多项式SumSec由多设备互联网络中与同一个一次设备相关联的各二次设备的状态信息SVal与该二次设备的二次设备系数KS的乘积之和构成，即，二次设备多项式SumSec由以下公式给出。其中，数值m为多设备互联网络中与该一次设备相关联的二次设备的总数量。

以图1所示电力网络为例，依据该网络应列出二次设备多项式如下：

线路I：与该一次设备相关的二次设备为线路保护1，该线路1只有1台二次设备与其直接相关。但根据公知的相关电力继电保护知识可知，在线路I出现故障时，断路器I的断路器保护5必然也会发生相应的动作，所以与线路I相关的另一台二次设备为断路器保护5。因此，与一次设备线路I相关联的二次设备多项式应列为：

SumSec(1)＝KS_line1(1)*SVal_line1(1)+KS_sw5(2)*SVal_sw5(2)；

断路器I：由于断路器I和线路I位于同一间隔内，关联密切，因此，可认为其二次设备多项式相同。即：

SumSec(2)＝KS_line1(1)*SVal_line1(1)+KS_sw5(2)*SVal_sw5(2)；

同理，继续列出二次设备多项式：

线路II：

SumSec(3)＝KS_line2(1)*SVal_line2(1)+KS_sw6(2)*SVal_sw6(2)

断路器II：

SumSec(4)＝KS_line2(1)*SVal_line2(1)+KS_sw6(2)*SVal_sw6(2)

线路III：

SumSec(5)＝KS_line3(1)*SVal_line3(1)

线路IV：

SumSec(6)＝KS_line4(1)*SVal_line4(1)

220kV母线I段：

SumSec(7)＝KS_bus7(1)*SVal_bus7(1)

220kV母线II段：

SumSec(8)＝KS_bus8(1)*SVal_bus8(1)

35kV母线：

SumSec(9)＝KS_bus9(1)*SVal_bus9(1)

110kV母线：

SumSec(10)＝KS_bus10(1)*SVal_bus10(1)

变压器：

SumSec(11)＝KS_tran11(1)*SVal_tran11(1)+KS_tran12(2)*SVal_tran12(2)

            +KS_tran13(3)*SVal_tran13(3)

通常，可设定上述一次设备的状态信息PVal的取值为“0”或“1”，分别表示该一次设备“正常”或“故障”；上述二次设备的状态信息SVal的取值为“0”或“1”，分别表示该二次设备“正常”或“故障”。将设备“正常”和“故障”的状态信息转化为数值化表示，便于用计算机进行数据处理。

进一步地，上述一次设备多项式SumPri中的一次设备系数KP用来表示该一次设备对系统“正常”或“故障”状态的贡献程度，可考虑以下四方面因素：关键度系数PKey、可靠性系数PRea、使用年限系数PUse、和功用系数PFun。一次设备系数KP可采用公式KP＝PKey+PRea+PUse+PFun计算得到。其中，关键度系数PKey和使用年限系数PUse的值与实际设备的情况成正比关系，即设备越重要，关键度系数PKey的值越高，使用年限越长，使用年限系数PUse的值越高；可靠性系数PRea的值与设备的情况成反比关系，即设备越可靠，可靠性系数PRea的值越低；功用系数PFun的值则根据用户实际工程经验进行设置，不同功用的设备，该值不同。

为更准确地反映一次设备对系统工作状态的贡献程度，优选按优先级由高到低依次排列上述关键度系数PKey、可靠性系数PRea、使用年限系数PUse、和功用系数PFun四方面因素。将这四方面因素数值化表示后，优先级的排序可表现在这四个数值的取值范围大小上，取值原则是：优先级低一级的系数的取值的最大值不高于优先级高一级的系数的取值范围的1/2，具体来说，即：

功用系数PFun的取值的最大值不大于使用年限系数PUse的取值范围的1/2；

使用年限系数PUse的取值的最大值不大于可靠性系数PRea的取值范围的1/2；

可靠性系数PRea的取值的最大值不大于关键度系数PKey的取值范围的1/2。

与一次设备多项式SumPri中一次设备系数KP的设计方式类似地，二次设备多项式SumSec中的二次设备系数KS也可采取类似的方式实现。二次设备系数KS由该二次设备的关键度系数SKey、可靠性系数SRea、使用年限系数SUse、和功用系数SFun构成，采用公式KS＝SKey+SRea+SUse+SFun计算得到。类似地，按优先级由高到低依次排列上述关键度系数SKey、可靠性系数SRea、使用年限系数SUse、和功用系数SFun，其取值应满足：优先级低一级的系数的取值的最大值不高于优先级高一级的系数的取值范围的1/2，具体来说，即：

功用系数SFun的取值的最大值不大于使用年限系数SUse的取值范围的1/2；

使用年限系数SUse的取值的最大值不大于可靠性系数SRea的取值范围的1/2；

可靠性系数SRea的取值的最大值不大于关键度系数SKey的取值范围的1/2。

以图1所示电力网络为例，逐个确定一次设备多项式SumPri中各个一次设备系数KP的值。详细如下：

(1)间隔I 101中包含两个一次设备，线路I和断路器I。

其中，线路I的一次设备系数KP_lineI由以下公式给出：

KP_lineI＝PKey_lineI+PRea_lineI+PUse_lineI+PFun_lineI

其中：

关键度系数PKey_lineI的值取为300。关键度系数的取值范围设定为100～600。线路I作为相对关键的一条线路，根据设计目的和使用者需求，设定相应的数值。如果有更精确需求，可进一步扩大该值的取值范围。

可靠性系数PRea_lineI的值取为70。可靠性系数的取值范围设定为60～300。该线路I在变电站设计之初即考虑到其重要性，且根据其运营的情况，该线路I的可靠性还是相对较高的，所以该值较小，取70。这里的可靠性的值与实际情况成反比关系，即设备越可靠该值越小。

使用年限系数PUse_lineI的值取为80。使用年限系数的取值范围设定为50～150。该值根据该设备的使用年限而设置，即使用年限越高该值越高，说明该设备出现问题的可能性越大，假设本例中该线路使用年限已经较长，取80。

功用系数PFun_lineI的值取为20。功用系数的取值范围为10～75。考虑到有线路II作为后备，所以这里功用值不用太高，取30即可。

因此，线路I的一次设备系数KP_line1＝300+70+80+20＝470。

其中，断路器I的一次设备系数KP_swI由以下公式给出：

KP_swI＝PKey_swI+PRea_swI+PUse_swI+PFun_swI

同理，设定断路器I的一次设备系数KP_swI＝400+70+90+40＝600。

因此，间隔1的一次设备多项式SumPri(1)为：

SumPri(1)＝470*PVal_lineI(1)+600*PVal_swI(2)

(2)同理，可依次确定间隔II中线路II的一次设备系数KP_lineII和断路器II的一次设备系数KP_swII，间隔III中线路III的一次设备系数KP_lineIII，间隔IV中线路IV的一次设备系数KP_lineIV，母线间隔中母线220kVI的一次设备系数KP_220I、母线220kV II的一次设备系数KP_220II、母线110kV的一次设备系数KP₁₁₀、和母线35kV的一次设备系数KP₃₅，以及独立设备变压器100的一次设备系数KP_tran。

为了确定一次设备多项式中各个状态信息PVal的值，建立二次设备矩阵，并计算各个二次设备多项式的值。

以图1所示电力网络为例，逐个确定二次设备多项式SumSec中各个二次设备系数KS的值。详细如下：

(1)线路I：与该一次设备相关联的二次设备为线路保护1，该线路I只有1台二次设备与其直接相关。但根据相关电力继电保护知识可知，在线路I出现问题时，断路器I的保护必然也会发生相应的动作，所以与线路I相关的另一台二次设备为断路器保护5。因此，与一次设备线路I相关联的二次设备多项式应列为：

SumSec(1)＝KS_line1(1)*SVal_line1(1)+KS_sw5(2)*SVal_sw5(2)。

其中，线路保护1的二次设备系数KS_line1的值由以下公式给出：

KS_line1＝SKey_line1+SRea_line1+SUse_line1+SFun_line1

其中：

关键度系数SKey_line1的值取为500。关键度系数的取值范围设定为100～600。由于线路I相对较关键，所以这条线路上的保护设备也相对较为关键，因此，取值为500。

可靠性系数SRea_line1的值取为90。可靠性系数的取值范围设定为60～300。由于该线路保护采用了较为可靠的知名厂家的产品，所以可以假设该设备较为可靠，因此取值较低，即越可靠的设备该值越低。

使用年限系数SUse_line1的值取为100。使用年限系数的取值范围设定为50～150。该设备已使用年限较长，所以该值较大。

功用系数SFun_line1的值取为25。功用系数的取值范围设定10～75。由于还有断路器保护5与此线路相关联，在该设备出问题的情况下也可通过断路器保护5来保护该线路，所以该二次设备线路保护1的功用系数取得较低。

因此，线路保护1的二次设备系数KS_line1＝500+90+100+25＝715。

其中，断路器保护5的二次设备系数KS_sw5的值由以下公式给出：

KS_sw5＝SKey_sw5+SRea_sw5+SUse_sw5+SFun_sw5

类似地，设定断路器保护5的二次设备系数

KS_sw5＝550+80+60+60＝750。

因此，线路I的二次设备多项式

SumSec(1)＝715*SVal_line1(1)+750*SVal_sw5(2)。

(2)同理，可依次确定与断路器I、线路II、断路器II、线路III、线路IV、220kV母线I段、220kV母线II段、110kV母线、35kV母线和独立设备变压器100相关联的二次设备的二次设备系数，进而确定各二次设备多项式。

在完成一次设备矩阵和二次设备矩阵的定义，并设定一次设备多项式中各分项的一次设备系数KP和二次设备多项式中各分项的二次设备系数KS后，进一步执行故障位置判定流程，根据一次设备矩阵和二次设备矩阵，确定多设备互联网络的故障位置和故障类型，参见图2所示。

上述故障位置判定流程可按照以下步骤进行，如图3所示：

第一步，根据实际故障点产生的信息，计算各二次设备多项式SumSec的值，得到二次设备矩阵的值；

第二步，执行二次设备故障信息判定流程，计算各一次设备多项式SumPri中各一次设备的状态信息PVal的取值；

第三步，逐个判断各一次设备的状态信息PVal的取值：若为“0”，则执行二次设备故障信息判定流程；若为“1”，则执行一次设备故障信息判定流程。

进一步地，上述二次设备故障信息判定流程可按照以下步骤进行，参见图4所示：

判断与某一一次设备相关联的二次设备多项式SumSec的值：若SumSec的值满足

则与该二次设备相关联的该一次设备的状态信息PVal的取值为“1”，判定该二次设备正确，与该二次设备相关联的该一次设备故障；

若SumSec的值满足

则与该二次设备相关联的该一次设备的状态信息PVal的取值为“1”，判定大部分二次设备正确，与这部分二次设备相关联的该一次设备故障；并且，判定状态信息SVal取值为“0”的二次设备不正确，这部分二次设备故障；

若SumSec的值满足

则与该二次设备相关联的该一次设备的状态信息PVal的取值为“0”，判定大部分二次设备正确，与这部分二次设备相关联的该一次设备正确；并且，判定状态信息SVal取值为“1”的二次设备不正确，这部分二次设备故障；

若SumSec的值满足SumSec＝0，则判定多设备互联网络中所有的一次设备和二次设备均正确无故障。

上述一次设备故障信息判定流程可按照以下步骤进行，参见图5所示：

判断一次设备多项式SumPri的值：

若SumPri的值满足则该间隔内所有的一次设备的状态信息PVal的取值均为“1”，判定同一间隔内的所有一次设备均故障；

若SumPri的值满足

则判定该间隔内至少一半一次设备故障，进一步执行一次设备故障定位流程；

若SumPri的值满足

则判定该间隔内至少一个一次设备故障，进一步执行一次设备故障定位流程；

若SumPri的值满足SumPri＝0，则判定多设备互联网络中所有的一次设备和二次设备均正确无故障。

上述一次设备故障定位流程可按照以下步骤进行，参见图6所示：

判断一次设备多项式SumPri的值：

若SumPri的值等于一次设备多项式中某个一次设备的系数KP，则判定该一次设备故障；

若SumPri的值等于一次设备多项式中多个一次设备的系数KP的和，则判定状态信息PVal的值为“1”的一次设备故障，并且，与状态信息PVal的值为“0”的一次设备相关联的二次设备故障。

以图1所示电力网络为例，假设与变压器100相关联的二次设备变压器保护11发生动作，即状态信息SVal_tran11的取值为1，变压器保护12和变压器保护13未发生动作，其状态信息SVal_tran12和SVal_tran13的取值均为0。

变压器100的二次设备多项式可列为：

SumSec(11)＝KS_tran11(1)*SVal_tran11(1)+KS_tran12(2)*SVal_tran12(2)

           +KS_tran13(3)*SVal_tran13        (3)

其中，KS＝SKey+SRea+SUse+SFun

对变压器100及其相关联的二次设备做如下假设：

(1)由于变压器保护11、变压器保护12和变压器保护13都属于变压器系统，因此，这三台二次设备的关键度系数SKey是一致的，而且在整个变电站中变压器是很关键的，因此，一次设备以及与之相关联的二次设备也应是关键的，所以这里三台变压器保护的关键度系数都取值为550。

(2)这三台变压器保护设备来自不同厂家，工艺和制造水平不同，所以可靠性上有差异，其中变压器保护11可靠性较差，所以该设备的可靠性系数SRea_tran11取值为250，其它两台相对可靠性较高，所以取值较低，可分别取为80和90。

(3)使用年限方面，变压器保护11是新更换的设备，使用年限还较短，所以值相对小，可取为80。另外两台是同时投运，时间略长，所以使用年限系数的值相同，可取为120。

(4)功用方面，这三台变压器保护相同，所以都取为50。

因此，上述二次设备多项式SumSec(11)中各项的二次设备系数KS分别为：

KS_tran11＝550+250+80+50＝930

KS_tran12＝550+80+120+50＝800

KS_tran13＝550+90+120+50＝810

则与变压器100相关联的二次设备多项式取值为：

SumSec(11)＝930*1+800*0+810*0＝930

以下结合图3和图4详述对该网络的故障信息判定过程。

由于KS_tran11+KS_tran12+KS_tran13＝2540，因此，根据图4中判断流程可知，SumSec(11)的值满足：

所以与这些二次设备对应的一次设备矩阵中的变压器100的状态信息PVal_tran取值为0，即可以认为变压器没有故障，产生动作(显示故障信息)的二次设备(变压器保护1)出现了问题，即状态信息SVal_tran11取值为1的二次设备误动，所以可以根据该变压器保护所产生的故障信息即可判断该设备出现的问题。

由以上可知，采用本发明的技术方案，可以根据实际发生的情况将对应的值代入以上各个二次设备多项式和一次设备多项式，从而能较高效的判断出故障点以及故障原因。

对于以上实施例涉及的系数，可以进一步扩大取值的范围以表示更精确的估计，但不能单独对某个系数的取值范围进行扩大，因为这样会引起多项式值结果不平衡，从而造成估算偏差甚至得到相反的结果。所以这四个系数的取值范围是同时扩大或缩小(对同一种矩阵来定义，即一次设备矩阵中的系数变化不能与二次设备矩阵中的系数混淆)。

总的说来，实施本发明的技术方案，在定义一次设备矩阵和二次设备矩阵后，即可根据故障点产生的信息对二次设备矩阵进行计算，即发生故障事件信息的二次设备的SVal＝1，否则为0，根据取值来计算获得SumSec的值，进而以此来推及一次设备矩阵中的各个项的值是取0或者取1。如PVal＝0，则根据二次设备产生的故障信息即SumSec来判断二次设备产生故障的类型和位置，数值与故障的定位匹配在图7给出的二次设备矩阵故障判定的流程中详细说明。如PVal＝1，并通过计算SumPri的值来确定一次设备故障的类型和位置，具体的数值与故障定位匹配在图8给出的一次设备矩阵故障判定的流程中详细说明。

图7是二次设备矩阵故障判定的流程示意图。参照图7，按照上述方法二次设备矩阵中的多项式的求和值与故障的匹配步骤如下：

(1)根据故障点产生的信息对二次设备矩阵进行计算，即发生故障事件信息的二次设备的SVal＝1，否则为0，根据事件信息对二次矩阵多项式的取值来计算SumSec的值；

(2)当SumSec＝∑KSn(n＝1…m，m表示与一次设备相关联的二次设备数量)时，则相关的一次设备的PVal＝1。该情况发生，说明二次设备产生的信息正确，二次设备并不存在故障问题，所以故障点和故障原因可以通过该值定位出来，即与这些二次设备相关的一次设备发生故障，故障类型则是二次设备产生的信息所包含的内容。

(3)当(1/2)(∑KSn)＝＜SumSec＜∑KSn(n＝1…m，m表示与一次设备相关联的二次设备数量)时，则相关的一次设备的PVal＝1。该情况发生，说明与一次设备相关的大部分二次设备认为一次设备产生故障，故障点和故障信息根据大部分二次设备产生的信息所包含的内容。但由于部分二次设备并没有认为该一次设备产生故障，那么根据与设置的二次设备的参数，可以判断出该二次设备的问题和类型，即该二次设备拒报或二次设备本身出现相应的故障问题。

(4)当0＜SumSec＜(1/2)(∑KSn)(n＝1…m，m表示与一次设备相关联的二次设备数量)时，则相关的一次设备的PVal＝0。该情况发生，说明与一次设备相关的大部分二次设备认为一次设备没有故障。而产生故障信息的二次设备可以认为出现了问题，即误报那么根据与设置的二次设备的参数，可以判断出该二次设备的问题和类型，即该二次设备误报或二次设备本身出现相应的故障问题。

(5)当SumSec＝0时，关联网络中的一次设备和二次设备都正常运行。

图8是一次设备矩阵故障判定的流程示意图。按照上述方法一次设备矩阵中的多项式的求和值与故障的匹配步骤如下：

(1)根据故障点产生的信息对二次设备矩阵进行计算，即发生故障事件信息的二次设备的PVal＝1，否则为0，根据取值来计算获得SumPri的值；

(2)当SumPri＝∑KPn(n＝1…m，m表示间隔内一次设备数量)时，则最严重的故障产生，故障的具体内容信息即相关二次设备所产生的故障信息内容。

(3)当(1/2)∑KPn＝＜SumPri＜∑KPn(n＝1…p，p表示间隔内一次设备数量)时，则可以认为间隔内的一次设备有故障产生：当SumPri的值正好等于某个设备的系数，且多项式中只有该设备相关的值PVal＝1，则可认为该一次设备出现问题；如果SumPri的值等于多个一次设备系数之和，则可认为此中与PVal＝0的一次设备相关的二次设备可能产生故障(根据图2中的流程来推算)，PVal＝1的一次设备有故障。

(4)当0＜SumPri＜(1/2)(∑KPn)(n＝1…m，m表示间隔内一次设备数量)时，则可以认为间隔内的某一些一次设备有故障产生：当SumPri的值正好等于某个设备的系数，且多项式中只有该设备相关的值PVal＝1，则可认为该一次设备出现问题；如果SumPri的值等于多个一次设备系数之和，则可以认为与这些一次设备相关的二次设备出现了故障。

(5)当SumPri＝0时，关联网络中的一次设备和二次设备都正常运行。

Claims (8)

1.一种多设备互联网络的故障分析方法，所述多设备互联网络包含至少一个间隔内的至少一个一次设备、以及与该间隔内各一次设备相关联的至少一个二次设备，其特征在于：

该方法包含以下步骤，

根据各所述间隔内所有所述一次设备的网络关联关系，定义由至少一个一次设备多项式SumPri组成的一次设备矩阵；根据所述二次设备与各所述间隔内各所述一次设备的网络关联关系，定义由至少一个二次设备多项式SumSec组成的二次设备矩阵；

设定所述一次设备多项式SumPri中各分项的一次设备系数KP；设定所述二次设备多项式SumSec中各分项的二次设备系数KS；

执行故障位置判定流程，根据所述一次设备矩阵和所述二次设备矩阵，确定所述多设备互联网络的故障位置和故障类型；所述一次设备多项式SumPri由同一所述间隔内的各所述一次设备的状态信息PVal与该一次设备的所述一次设备系数KP的乘积之和构成，即，所述一次设备多项式SumPri由以下公式给出，

$\mathrm{SumPri}=\underset{n=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{KP}\left(n\right)*\mathrm{PVal}\left(n\right)$

其中，所述数值p为所述多设备互联网络中位于该间隔内的一次设备的总数量；

所述二次设备多项式SumSec由所述多设备互联网络中与同一所述一次设备相关联的各所述二次设备的状态信息SVal与该二次设备的所述二次设备系数KS的乘积之和构成，即，所述二次设备多项式SumSec由以下公式给出，

$\mathrm{SumSec}=\underset{n=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{KS}\left(n\right)*\mathrm{SVal}\left(n\right)$

其中，所述数值m为所述多设备互联网络中与该一次设备相关联的所述二次设备的总数量。

2.按照权利要求1所述的故障分析方法，其特征在于：

所述一次设备系数KP由该一次设备的关键度系数PKey、可靠性系数PRea、使用年限系数PUse和功用系数PFun，采用公式

KP=PKey+PRea+PUse+PFun计算得到。

3.按照权利要求2所述的故障分析方法，其特征在于：

所述关键度系数PKey、所述可靠性系数PRea、所述使用年限系数PUse、和所述功用系数PFun的取值满足以下条件，

所述功用系数PFun的取值的最大值不大于所述使用年限系数PUse的取值范围的1／2；

所述使用年限系数PUse的取值的最大值不大于所述可靠性系数PRea的取值范围的1／2；

所述可靠性系数PRea的取值的最大值不大于所述关键度系数PKey的取值范围的1／2。

4.按照权利要求1所述的故障分析方法，其特征在于：

所述二次设备系数KS由该二次设备的关键度系数SKey、可靠性系数SRea、使用年限系数SUse、和功用系数SFun，采用公式KS=SKey+SRea+SUse+SFun计算得到。

5.按照权利要求4所述的故障分析方法，其特征在于：

所述关键度系数SKey、所述可靠性系数SRea、所述使用年限系数SUse、和所述功用系数SFun的取值满足以下条件，

所述功用系数SFun的取值的最大值不大于所述使用年限系数SUse的取值范围的1／2；

所述使用年限系数SUse的取值的最大值不大于所述可靠性系数SRea的取值范围的1／2；

所述可靠性系数SRea的取值的最大值不大于所述关键度系数SKey的取值范围的1／2。

6.按照权利要求1所述的故障分析方法，其特征在于：

所述故障位置判定流程按照以下步骤进行，

第一步，根据实际故障点产生的信息，计算各所述二次设备多项式SumSec的值，得到所述二次设备矩阵的值；

第二步，执行二次设备故障信息判定流程，计算所述一次设备多项式SumPri中所述一次设备的状态信息PVal的取值；

第三步，逐个判断各一次设备的状态信息PVal的取值：若为“0”，则执行二次设备故障信息判定流程；若为“1”，则执行一次设备故障信息判定流程。

7.按照权利要求6所述的故障分析方法，其特征在于：

所述二次设备故障信息判定流程按照以下步骤进行，

判断与某一所述一次设备相关联的所述二次设备多项式SumSec的值：

若所述SumSec的值满足

则与所述二次设备相关联的该一次设备的状态信息PVal的取值为“1”，判定所述二次设备正确，与所述二次设备相关联的该一次设备故障；

若所述SumSec的值满足 $\frac{1}{2}\underset{n=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{KS}\left(n\right)\&le;\mathrm{SumSec}<\underset{n=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{KS}\left(n\right),$ 则与所述二次设备相关联的该一次设备的状态信息PVal的取值为“1”，判定大部分所述二次设备正确，与这部分二次设备相关联的该一次设备故障；并且，判定状态信息SVal取值为“0”的二次设备不正确，这部分二次设备故障；

若所述SumSec的值满足

则与所述二次设备相关联的该一次设备的状态信息PVal的取值为“0”，判定大部分所述二次设备正确，与这部分二次设备相关联的该一次设备正确；并且，判定状态信息SVal取值为“1”的二次设备不正确，这部分二次设备故障；

若所述SumSec的值满足SumSec=0，则判定所述多设备互联网络中所有的所述一次设备和所述二次设备均正确无故障。

8.按照权利要求6所述的故障分析方法，其特征在于：

所述一次设备故障信息判定流程按照以下步骤进行，

判断所述一次设备多项式SumPri的值：

若所述SumPri的值满足则该间隔内所有的一次设备的状态信息PVal的取值均为“1”，判定同一间隔内的所有所述一次设备均故障；

若所述SumPri的值满足 $\frac{1}{2}\underset{n=1}{\overset{P}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{KP}\left(n\right)\&le;\mathrm{SumPri}<\underset{n=1}{\overset{P}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{KP}\left(n\right),$ 则判定该间隔内至少一半所述一次设备故障，进一步执行一次设备故障定位流程；

若所述SumPri的值满足

则判定该间隔内至少一个所述一次设备故障，进一步执行一次设备故障定位流程；

若所述SumPri的值满足SumPri=0，则判定所述多设备互联网络中所有的所述一次设备和所述二次设备均正确无故障。

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