CN104360237A - 地区电网主设备故障在线智能辨识方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地区电网设备故障的识别方法，特别是一种地区电网主设备故障在线智能辨识方法，结合了SCADA系统获取原始数据，并自动对故障数据进行过滤，剔除不良数据，并对可能丢失的数据进行标记，形成以开关及保护信号动作时间顺序相互链接的故障数据链，而不是仅限于故障跳闸信号，有效结合了遥测数据变化来共同作为判断故障的依据，从而实现对开关遥信变位、遥测数据变化进行逻辑化、条理化、有效化分析，最终在此数据链的基础上，实现基于Petri网诊断方法和电网的运行规范的故障诊断，获得故障点信息。

Description

地区电网主设备故障在线智能辨识方法

技术领域

本发明涉及一种地区电网设备故障的识别方法，特别是一种地区电网主设备故障在线智能辨识方法。

背景技术

在电网的运行中，对故障定位的目标是剔除无用信息，准确地定位故障点。常规方式下，这一过程是由有经验的运行人员来进行的。然而，紧急状态下的信息识别有一定难度。尤其是发生复杂故障时，如多重故障、越级故障等，将有大量的警报信息、故障信息涌入调度中心，加之声、光等多媒体信息，加大了运行人员的紧张状态，难于进行正确的识别和实现准确的故障定位，并可能会因判断失误而使故障扩大。

现有技术中，电网调度自动化系统通常提供了警报及故障信息收集功能，并可将这些信息在终端上显示出来，但在故障状态下，故障的位置是难以由这些未经过滤的信息来准确确定的，也无法区分有用的和误传的信息。如果仅仅依靠SCADA系统提供的信息，将很难形成准确的判断。而且，在电力系统实际运行中，存在着相当多的不确定因素，如运行方式的变化、设备的检修、保护的投切。除此以外，还有事故信号的误传（即指信号的冗余和丢失）以及其他难以预见的人为干预等等。凡此种种因素，使得原本并不复杂的故障识别过程复杂化了。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种以地区主网调控一体系统平台为基础，自动对开关遥信变位、遥测数据变化进行逻辑化、条理化、有效化分析，实现对地区电网故障在线监测，智能分析、辨识的地区电网主设备故障在线智能辨识方法。

本发明的目的是通过以下途径来实现的：

地区电网主设备故障在线智能辨识方法，其要点在于，包括如下步骤：

提供SCADA系统和故障诊断系统，其中，SCADA系统为电力系统的数据采集监控系统，其与故障诊断系统通信连接；故障诊断系统包括有数据接收模块、元件状态动态数据库，数据链生成模块和故障推理模块；

当电网发生故障时，SCADA系统对故障数据进行采集，然后传送给故障诊断系统，包括开关变位事项、保护信号动作事项，数据接收模块按照元件类型、元件号、动作状态、动作时间、动作事项，将故障数据整理成mdl格式存入元件状态动态数据库；

启动数据链生成模块，提取元件状态动态数据库，根据配电网自身的网络拓扑结构库、状态库所提供的实时网络拓扑连接状态及元件的特性，生成以开关及保护信号动作时间顺序相互链接的故障数据链：剔除了不良数据，对可能丢失的数据进行了标记，形成了隐含的可能的基本故障路径，供故障诊断系统的故障推理模块使用；每个故障数据链由多个结点相互链接构成，结点包括：总事故信号，指示发生故障的变电所，动作设备类型，指示是开关还是保护，动作设备序号和动作时间，时间精确到秒级；

故障推理模块中设置有Petri网规则和电网的运行规范，提取生成的故障数据链，基于Petri网诊断方法和电网的运行规范进行故障诊断，产生推理结论，并以文字形式输出诊断结论，指示故障点。

SCADA系统采集的开关和保护信息是故障诊断系统的原始数据基础。故障数据链的生成过程即是故障信息滤波过程。电力系统元件状态动态数据库是进行滤波的重要数据基础。Petri网是对离散并行系统的数学表示，在形式上表现为一种有向图，图形结构描述了研究对象组成元素间的逻辑关系，可以从逻辑推理与代数运算两个方面进行系统动态过程的分析。当利用代数运算来对Petri网进行动态分析时，可以通过矩阵运算的方式获取对模型动态演变过程定量的分析结果，所以Petri网能够很好的模拟与分析具有时序特征的逻辑活动。而电力系统各类保护或断路器的动作与故障的发生之间具有清晰的逻辑关系，适合用Petri网来进行描述。

所述的故障诊断系统还包括有故障事项接收线程和辅助计算线程，故障事项接收线程时刻捕捉故障信号，在捕捉到故障信号则立即启动系统进行分析；辅助计算线程则是在故障事项接收线程无法捕捉到故障信号而无法触发系统的情况下，发出警告，由人工操作进行辅助触发。

由于站端装置故障而引起信号的误报或者漏报，会严重干扰调度员的日常工作，造成故障无法及时处理，给电网运行带来了安全隐患。本发明采用多线程故障防误防漏措施，保证故障辨识的准确性，避免因为单一条件触发系统而影响结果的合理性、可靠性。

综上所述，本发明结合了SCADA系统获取原始数据，并自动对故障数据进行过滤，剔除不良数据，并对可能丢失的数据进行标记，形成以开关及保护信号动作时间顺序相互链接的故障数据链，而不是仅限于故障跳闸信号，有效结合了遥测数据变化来共同作为判断故障的依据，从而实现对开关遥信变位、遥测数据变化进行逻辑化、条理化、有效化分析，最终在此数据链的基础上，实现基于Petri网诊断方法和电网的运行规范的故障诊断，获得故障点信息。

具体实施方式

最佳实施例：

地区电网主设备故障在线智能辨识方法，包括如下步骤：

步骤一： SCADA系统采集的开关和保护信息是故障诊断系统的原始数据基础。当电网发生故障时，SCADA系统的数据采集功能进行故障数据的采集，通过WINSOCK通信方式、TCP/IP协议，将开关变位事项、保护信号动作事项等事故相关数据实时发往故障诊断系统的数据接收模块。2 s后，数据接收模块按照元件类型、元件号、动作状态、动作时间、动作事项，将故障数据整理成mdl格式存入元件状态动态数据库。

步骤二：故障数据链的生成过程即是故障信息滤波过程。电力系统元件状态动态数据库是进行滤波的重要数据基础。启动数据链生成模块，根据网络拓扑结构库、状态库所提供的实时网络拓扑连接状态及元件的特性，最终生成以开关及保护信号动作时间顺序相互链接的故障数据链。该数据链已基本剔除了不良数据，对可能丢失的数据进行了标记，形成了隐含的可能的基本故障路径，供故障诊断系统的故障推理模块使用。每个故障数据链结点包括：总事故信号，指示发生故障的变电所；动作设备类型，指示是开关还是保护；动作设备序号和动作时间等，时间精确到秒级。

步骤三：多个这样的结点相互链接构成描述故障的数据链。一旦形成故障数据链，基于Petri网诊断方法的故障推理模块便启动，根据Petri网规则和电网的运行方式进行故障诊断，产生推理结论。Petri网在形式上表现为一种有向图，图形结构描述了研究对象组成元素间的逻辑关系，可以从逻辑推理与代数运算两个方面进行系统动态过程的分析。当利用代数运算来对Petri网进行动态分析时，可以通过矩阵运算的方式获取对模型动态演变过程定量的分析结果，所以Petri网能够很好的模拟与分析具有时序特征的逻辑活动。而电力系统各类保护或断路器的动作与故障的发生之间具有清晰的逻辑关系，适合用Petri网来进行描述。

步骤四：以文字形式输出诊断结论并指示故障点。

本发明所涉及的技术定义如下：电力系统继电保护的任务是当电网发生故障时以尽可能快的速度操作开关以实现电源与故障点的隔离，或将故障限制在元件级的范围内，这里的元件主要是指构成电力系统网络拓扑结构的广义设备，定义为：变压器，线路，母线等。

本发明的基本依据和技术要点在于：

基本依据：当系统内任一元件发生电气故障时，相应的继电保护装置动作（主保护、后备保护等），故障处理过程启动，由于继电保护装置的保护范围是确定的，即保护的动作与开关动作之间有着确定的关系，正常情况下，根据保护和开关的动作情况，原则上可识别故障点，这也是进行警报处理和故障定位的基本依据。

技术要点：建立模糊诊断的知识库及相应的推理机制，当故障发生后，SCADA系统发来的保护和开关动作信号激活系统，依据网络拓扑结构形成故障信号链，启动推理机，进行信号识别及故障定位。辨识故障不能仅根据事故跳闸信号来判断，而应该结合遥测数据变化来共同作为判断故障的依据。这样才能防止信号误报造成的不良影响。

本发明的辅助技术如下：

由于站端装置故障而引起信号的误报或者漏报，会严重干扰调度员的日常工作，造成故障无法及时处理，给电网运行带来了安全隐患。本系统采用多线程故障防误防漏措施，保证故障辨识的准确性，避免因为单一条件触发系统进行分析而影响故障处理策略的合理性、可靠性。其中故障事项接收线程用于时刻捕捉故障信号，在捕捉到故障信号后触发主计算线程自动分析；而另外一条辅计算线程主要目的是在故障发生后，故障事项接收线程无法捕捉到故障信号而无法触发主计算线程自动进行分析的情况下，可人工操作进行补救完成转供电分析。

本发明未述部分与现有技术相同。

Claims (2)

1.地区电网主设备故障在线智能辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供SCADA系统和故障诊断系统，其中，SCADA系统为电力系统的数据采集监控系统，其与故障诊断系统通信连接；故障诊断系统包括有数据接收模块、元件状态动态数据库，数据链生成模块和故障推理模块；

当电网发生故障时，SCADA系统对故障数据进行采集，然后传送给故障诊断系统，包括开关变位事项、保护信号动作事项，数据接收模块按照元件类型、元件号、动作状态、动作时间、动作事项，将故障数据整理成mdl格式存入元件状态动态数据库；

启动数据链生成模块，提取元件状态动态数据库，根据配电网自身的网络拓扑结构库、状态库所提供的实时网络拓扑连接状态及元件的特性，生成以开关及保护信号动作时间顺序相互链接的故障数据链：剔除了不良数据，对可能丢失的数据进行了标记，形成了隐含的可能的基本故障路径，供故障诊断系统的故障推理模块使用；每个故障数据链由多个结点相互链接构成，结点包括：总事故信号，指示发生故障的变电所，动作设备类型，指示是开关还是保护，动作设备序号和动作时间，时间精确到秒级；

故障推理模块中设置有Petri网规则和电网的运行规范，提取生成的故障数据链，基于Petri网诊断方法和电网的运行规范进行故障诊断，产生推理结论，并以文字形式输出诊断结论，指示故障点。

2.根据权利要求1所述的地区电网主设备故障在线智能辨识方法，其特征在于，所述的故障诊断系统还包括有故障事项接收线程和辅助计算线程，故障事项接收线程时刻捕捉故障信号，在捕捉到故障信号则立即启动系统进行分析；辅助计算线程则是在故障事项接收线程无法捕捉到故障信号而无法触发系统的情况下，发出警告，由人工操作进行辅助触发。