CN104459467B - 一种基于网络化继电保护模型的电网故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

一种基于网络化继电保护模型的电网故障诊断方法，包括根据以最小隔离区域和最短动作时间切除故障元件的继电保护设计理念，提出一种不针对单个保护建立动作规则的网络化保护模型；基于最小隔离区域内可达节点间有向连通路径搜索的策略，提出考察保护实际动作行为是否匹配模型规则的实现方法；基于网络化继电保护模型，提出一种电网故障诊断判据。与传统逐一描述电网单个保护预设逻辑的方法建立保护模型相比，本发明所提方法有助于解决电网故障诊断中可能面临的继电保护模型库规模较大、创建和维护困难的问题，能够在出现短路电流路径被上级保护跳闸切断情形时，给出更为合理的诊断结果。

Description

一种基于网络化继电保护模型的电网故障诊断方法

技术领域

本发明涉及一种电网故障诊断技术，尤其涉及一种基于网络化继电保护模型的电网故障诊断方法。

背景技术

采用智能决策支持系统辅助调度员处理电网事故，快速确定故障设备以提高事故处理效率，是电网故障诊断研究的方向。目前已提出了多种故障诊断方法，主要有基于专家系统和解析模型的方法。此外,还提出了将人工神经网络、Petri网、粗糙集、模糊集和贝叶斯网络运用于电网故障诊断,目前主要处于研究阶段。

专家系统将保护和断路器的动作逻辑和专家经验用规则表示，通过将实际故障信息与规则匹配的方式推理故障元件，具有推理能力强和解释故障过程的优点，但存在知识库庞大复杂、创建和维护困难的问题。解析模型通过构建一个能够反映保护和断路器实际状态与期望状态之间差异的目标函数，并基于所收到的警报信息，寻求使该目标函数最小的故障假说，能够给出全局最优或局部最优的多个可能的诊断结果，如何建立合理的故障诊断数学模型仍待进一步研究。

在进行电网故障诊断时，通常需要预先建立继电保护模型，以实现专家规则的制定或对保护装置实际动作行为的合理性做出评价。现有故障诊断方法通常采用逐一描述电网单个保护预设逻辑的方法建立保护模型，该技术至少具有以下缺点：运用于较大规模电网时，存在保护模型库规模庞大、维护困难的问题。另外，当出现短路电流路径被上级保护跳闸切断情形时，基于单个保护预设逻辑的保护模型可能对保护实际动作行为做出不合理评价，导致故障诊断结果不合理。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于网络化继电保护模型的电网故障诊断方法，该方法有助于解决电网故障诊断中可能面临的继电保护模型库规模较大、创建和维护困难的问题，在出现短路电流路径被上级保护跳闸切断情形时，给出更为合理的诊断结果。

本发明采取的技术方案为：一种基于网络化继电保护模型的电网故障诊断方法，包括：

1)一种不针对单个保护建立动作规则的网络化保护模型，给出模型的建立规则；

2)一种考察保护实际动作行为是否匹配模型规则的实现方法，对保护装置动作行为的合理性做出评价；

3)一种基于网络化保护模型的故障诊断判据，实现电网故障元件的诊断。

所述的网络化保护模型的建立规则：

网络化保护模型包含以下两个评价保护动作行为合理性的建立规则。

规则一：评价动作保护的规则

若动作保护同时满足以下三个条件，则该保护合理动作。否则，该保护误动。

1)若该保护动作于断路器跳闸，将有助于缩小或形成现有最小隔离区域。

2)若该保护动作于断路器跳闸，将有助于缩短或形成现有故障元件与电源间的短路电流路径切断时间。

3)故障元件位于该动作保护的保护范围内。

规则二：评价未动作保护的规则

若动作保护同时满足以下两个条件，则该保护拒动。否则，该保护合理未动作。

1)若该保护动作于断路器跳闸，将有助于缩短现有故障元件与电源间的短路电流路径切断时间，且有助于缩小或形成现有最小隔离区域。

2)故障元件位于该动作保护的保护范围内。

根据权利要求1所述的模型匹配实现方法

网络化保护模型评价保护动作行为合理性时，需要将保护动作行为与模型规则进行匹配，模型匹配的实现方法如下。

1)确定停电区域：据电网拓扑和断路器变位信息，通过电网结线分析确定停电区域。

2)形成网络拓扑图：以线路和母线为节点，断路器为边，将停电区域内各元件及其连接关系抽象为网络拓扑图。

3)确定最小隔离区域：在停电区域网络拓扑中，采用节点收缩的方法，获取故障元件节点所在的连通子图，该连通子图对应着最小隔离区域的网络拓扑。

4)确定短路电流开断边：对于跳闸断路器对应的边，若其一侧节点位于最小隔离区域内，另一侧节点位于最小隔离区域外，则该边为短路电流开断边。

5)确定短路电流路径：在最小隔离区域网络拓扑中，将由各非故障元件节点指向故障元件节点的有向连通路径称为短路电流路径。采用图论深度优先搜索方法，对最小隔离区域网络拓扑进行遍历，获取上述短路电流路径。

6)对于驱动最小隔离区域外的边(不包含短路电流开断边)对应断路器跳闸的保护装置，可直接评价其动作行为的合理性。

动作保护的评价：误动。原因：不满足网络化模型“规则一”中条件1)。

未动作保护的评价：合理未动作。原因：不满足网络化模型“规则二”中条件1)。

7)对于驱动短路电流开断边对应断路器跳闸的保护装置，以及驱动最小隔离区域内 断路器跳闸的保护装置，如下评价其动作行为的合理性。

按如下“步骤一”判断保护跳闸是否有助于缩小或形成现有最小隔离区域；按如下“步骤二”判断保护跳闸是否有助于缩短或形成现有故障元件与电源间的短路电流路径切断时间；按如下“步骤三”判断故障元件是否位于保护装置的保护范围内。在此基础上，根据网络化保护模型；按前述“规则一”和“规则二”分别实现动作保护和未动作保护行为与网络化模型的匹配。

步骤一：匹配最小隔离区域

保护驱动短路电流开断边对应断路器跳闸时，将有助于形成现有最小隔离区域；保护驱动最小隔离区域外的边(不包含短路电流开断边)对应断路器跳闸时，将无助于缩小或形成现有最小隔离区域；保护驱动最小隔离区域内的边对应断路器跳闸时，将有助于缩小现有最小隔离区域。

步骤二：匹配短路电流路径切断时间

将短路电流开断边位于最小隔离区域侧的节点称为端节点，则每个端节点可能连接有一条或以上条短路电流开断边，当各条短路电流开断边的开断时间不完全相同时，将其中最长的开断时间称为该端节点的断流时间。保护驱动最小隔离区域内断路器跳闸时，若其跳闸时限小于(或等于)该断路器对应边所在各条短路电流路径端节点断流时间中的最大值，则该保护跳闸将有助于缩短(或形成)现有故障元件与电源间的短路电流路径切断时间。其中，短路电流开断边的开断时间，由驱动其开断的保护实际动作时限决定。

步骤三：匹配保护范围

对于最小隔离区域内的一次元件，驱动其各侧断路器跳闸的保护装置的保护范围内是否包含故障元件，可根据该元件节点与故障元件节点间的短路电流路径进行判断。需要说明，近后备保护范围通过仅延伸至下级线路的一部分，当下级故障线路的主保护拒动时，本线路的近后备保护动作或不动作于切除下级线路故障的行为均是合理的。为描述这种情况，评价动作的近后备保护时，认为其保护范围延伸至下级线路的全部，而评价未动作的近后备保护时，认为其保护范围仅包括本元件自身。

根据权利要求1所述的电故障诊断判据

设在停电区域中有n个动作的保护装置，记为r₁,r₂,...,r_n，有m个未动作的保护装置，记为r₁,r₂,...,r_m，有w个停电的一次元件，记为d₁,d₂,...,d_w。将第k个停电元件d_k假设为故障元件，k＝1,2,...w，则以该d_k为故障元件，该d_k所在连通区域为最小隔离区域为条件，对上述n个动作保护装置和m个未动作保护装置的动作行为逐一进行评价，则该故障假设是否有利于解释保护装置实际动作行为的评价指标F(d_k,S,R)如下。

式中，u(r_i )表示第i个动作保护装置评价结果，评价为“误动”时取值为1，否则，取值为0；v(r_i )表示第i个未动作保护装置评价结果，评价为“拒动”时取值为1，否则，取值为0。C为停电区域内各断路器实际变位信息，R为停电区域内各保护装置实际动作信息。

保护装置异常动作行为是一种小概率事件，同时“误动”和“拒动”的保护装置数量越多，表明故障假设实际发生的可能性越小。评价指标F(d_k,S,R)越高，被评价为“误动”和“拒动”的保护装置数量越多，表明d_k为故障元件的故障假设越不利于解释保护装置实际动作行为。

因此，针对停电区域内的w个停电元件d₁,d₂,...,d_w，分别计算其评价指标F(d_k,S,R)，并认为评价指标值最小的故障假设成立。

本发明一种基于网络化继电保护模型的电网故障诊断方法，技术效果如下：

在进行电网故障诊断时，通常需要预先建立继电保护模型，以实现专家规则的制定或对保护装置实际动作行为的合理性做出评价。现有故障诊断方法通常采用逐一描述电网单个保护装置预设逻辑的方法建立保护模型，该技术至少具有以下缺点：

1)运用于较大规模电网时，存在保护模型库规模庞大、维护困难的问题。

以图4所示简单系统为例，该系统包括28个元件、40个断路器，共有124个保护装置。其中，28个元件依次为A₁,…,A₄；T₁,…,T₈；B₁,…,B₈；L₁,…,L₈。40个断路器依次为CB₁,CB₂,…,CB₄₀。124个保护中，36个主保护依次为A_1m,…,A_4m；T_1m,…,T_8m；B_1m,…,B_8m；L_1Sm,L_1Rm,…,L8_Sm,L_8Rm、48个后备保护依次为T_1p,…,T_8p；L_1Sp,L_1Rp,…,L_8Sp,L_8Rp；L_1Ss,L_1Rs,…,L_8Ss，40个断路器失灵保护依次为SL1,SL2,…,SL40。在上述保护名称中，A和B表示母线，T表示变压器，L表示线路，S和R分别表示线路的送端和受端，m、p和s分别表示主保护、近后备保护和远后备保护。

可见，对一个包含12条母线的简单系统，保护装置共配置有124个，进一步计及220kV及以上电网保护的双重化配置原则，保护装置数量将上升至248个。实际电网规模庞大，保护装置数量众多，现有方法针对单个保护装置建立保护模型，保护模型库存在规模庞大和维护困难的问题。

2)基于单个保护预设逻辑的保护模型可能对保护实际动作行为做出不合理评价。

以图2所示简单系统为例，设线路L₂左侧出口处发生短路故障，该L₂右侧保护r₄₁(主保护)动作于断路器QF₄跳闸，而L₂左侧保护r₃₁(主保护),r₃₂(近后备保护),r₃₃(远后备保护)均未动作，由上一级线路L₁左侧保护r₁₂(近后备保护)动作于断路器QF₁跳闸。对于未动作保护r₃₂,r₃₃而言，故障线路L₂位于其保护范围内，若仅按自身预设逻辑进行判断其动作行为，则由于主保护r₄₁实际未动作，故近后备保护r₃₂应该动作于跳闸，同样，由于主保护r₄₁和近后备保护r₃₂实际均未动作，故远后备保护r₃₃应该动作于跳闸。事 实上，由于上一级线路L₁左侧保护r₁₂动作于断路器QF₁跳闸时，已切断了流经故障线路L₂的短路电流路径，因此，已启动的r₃₂和r₃₃应该返回，均不应该再动作于跳闸。

可见，故障元件保护装置的动作行为不仅与保护自身的动作逻辑有关，还与流经该故障元件的电网短路电流是否持续存在有关，仅依靠单个保护预设逻辑的保护模型，可能对保护实际动作行为做出不合理评价。

本发明提出一种不针对单个保护建立动作规则的网络化保护模型，根据以最小隔离区域和最短动作时间切除故障元件的继电保护设计理念，提出网络化保护模型包含的两个评价保护动作行为合理性的建立规则，进一步通过以下步骤实现保护实际动作行为与网络化保护模型规则的匹配：1)判断保护跳闸是否有助于缩小或形成现有最小隔离区域；3)判断保护跳闸是否有助于缩短或形成现有故障元件与电源间的短路电流路径切断时间；3)判断故障元件是否位于保护装置的保护范围内。与传统基于电网单个保护预设逻辑的方法建立保护模型相比，所提方法具有如下优点。

1)网络化保护模型通过考察保护装置动作行为是否符合继电保护设计理念评价其动作行为的合理性，无需针对单个保护预设动作逻辑建立保护模型，有助于解决电网故障诊断中可能面临的继电保护模型库规模较大、创建和维护困难的问题；

2)网络化保护模型建立的“规则一”和“规则二”包含了短路电流路径对保护动作行为的约束规则，规则匹配的步骤包含了短路电流路径切断时间的检测，能够在出现短路电流路径被上级保护跳闸切断情形时，给出更为合理的诊断结果。

以图2所示简单系统为例，未动作保护(以r₃₂,r₃₃)不满足“规则二”中条件1)，即该保护动作于断路器跳闸，无助于缩短现有故障元件与电源间的短路电流路径切断时间，故评价为该保护合理未动作。可见，通过网络化模型能够评价单个保护动作行为的合理性，能够计及短路电流路径对保护动作行为的影响。

附图说明

图1为本发明简化原理图。

图2为本发明系统示意图。

图3为本发明实施例中所述网络拓扑图。

图4为本发明技术效果中所述简单系统示意图。

具体实施方式

1、模型的建立规则：

电网中继电保护装置数量众多，每个保护预设动作逻辑也不完全相同，然而，电网发生短路故障时，各个保护装置的动作行为需要共同遵循继电保护的设计理念：以最小隔离区域和最短动作时间，将故障元件与电网电源隔离。因此，网络化保护模型通过考察保护动作行为与最小隔离区域形成和短路电流路径切断时间之间关系是否满足电网继电保护的上述设计理念，实现对保护动作行为合理性的评价。

基于以上思想，网络化保护模型包含以下两个评价保护动作行为合理性的建立规则。

规则一：评价动作保护的规则：

若动作保护同时满足以下三个条件，则该保护合理动作。否则，该保护误动。

1)：若该保护动作于断路器跳闸，将有助于缩小或形成现有最小隔离区域。

2)：若该保护动作于断路器跳闸，将有助于缩短或形成现有故障元件与电源间的短路电流路径切断时间。

3)：故障元件位于该动作保护的保护范围内。

规则二：评价未动作保护的规则：

若动作保护同时满足以下两个条件，则该保护拒动。否则，该保护合理未动作。

1)：若该保护动作于断路器跳闸，将有助于缩短现有故障元件与电源间的短路电流路径切断时间，且有助于缩小或形成现有最小隔离区域。

2)：故障元件位于该动作保护的保护范围内。

2、模型匹配的实现方法：

网络化保护模型评价保护动作行为合理性时，需要将保护动作行为与模型规则进行匹配，因此，如下给出模型匹配的实现方法。

1)、确定停电区域：根据电网拓扑和断路器变位信息，通过电网结线分析确定停电区域。

2)、形成网络拓扑图：以线路和母线为节点，断路器为边，将停电区域内各元件及其连接关系抽象为网络拓扑图。

3)、确定最小隔离区域：在停电区域网络拓扑中，采用节点收缩的方法，获取故障元件节点所在的连通子图，该连通子图对应着最小隔离区域的网络拓扑。

4)、确定短路电流开断边：对于跳闸断路器对应的边，若其一侧节点位于最小隔离区域内，另一侧节点位于最小隔离区域外，则该边为短路电流开断边。

5)、确定短路电流路径：在最小隔离区域网络拓扑中，将由各非故障元件节点指向故障元件节点的有向连通路径称为短路电流路径。采用图论深度优先搜索方法，对最小隔离区域网络拓扑进行遍历，获取上述短路电流路径。

6)、对于驱动最小隔离区域外的边(不包含短路电流开断边)对应断路器跳闸的保护装置，可直接评价其动作行为的合理性。

动作保护的评价：误动。原因：不满足网络化模型“规则一”中条件1)。

未动作保护的评价：合理未动作。原因：不满足网络化模型“规则二”中条件1)。

7)、对于驱动短路电流开断边对应断路器跳闸的保护装置，以及驱动最小隔离区域内断路器跳闸的保护装置，如下评价其动作行为的合理性。

按如下“步骤一”：判断保护跳闸是否有助于缩小或形成现有最小隔离区域；

按如下“步骤二”：判断保护跳闸是否有助于缩短或形成现有故障元件与电源间的短路电流路径切断时间；

按如下“步骤三”：判断故障元件是否位于保护装置的保护范围内。在此基础上，根据网络化保护模型；按1.1节所述“规则一”和“规则二”分别实现动作保护和未动作保护行为与网络化模型的匹配。

步骤一：匹配最小隔离区域：

保护驱动短路电流开断边对应断路器跳闸时，将有助于形成现有最小隔离区域；保护驱动最小隔离区域外的边(不包含短路电流开断边)对应断路器跳闸时，将无助于缩小或形成现有最小隔离区域；保护驱动最小隔离区域内的边对应断路器跳闸时，将有助于缩小现有最小隔离区域。

步骤二：匹配短路电流路径切断时间：

将短路电流开断边位于最小隔离区域侧的节点称为端节点，则每个端节点可能连接有一条或以上条短路电流开断边，当各条短路电流开断边的开断时间不完全相同时，将其中最长的开断时间称为该端节点的断流时间。保护驱动最小隔离区域内断路器跳闸时，若其跳闸时限小于(或等于)该断路器对应边所在各条短路电流路径端节点断流时间中的最大值，则该保护跳闸将有助于缩短(或形成)现有故障元件与电源间的短路电流路径切断时间。其中，短路电流开断边的开断时间，由驱动其开断的保护实际动作时限决定。

步骤三：匹配保护范围：

对于最小隔离区域内的一次元件，驱动其各侧断路器跳闸的保护装置的保护范围内是否包含故障元件，可根据该元件节点与故障元件节点间的短路电流路径进行判断。需要说明，近后备保护范围通过仅延伸至下级线路的一部分，当下级故障线路的主保护拒动时，本线路的近后备保护动作或不动作于切除下级线路故障的行为均是合理的。为描述这种情况，评价动作的近后备保护时，认为其保护范围延伸至下级线路的全部，而评价未动作的近后备保护时，认为其保护范围仅包括本元件自身。

3.电故障诊断判据：

当停电区域内仅包含一个元件时，若该停电元件跳闸由自身保护动作引起，则直接将该元件诊断为故障元件。当停电区域内同时包含故障元件和多个非故障元件时，采用反向推理的策略来实现故障元件诊断，先将停电区域内每个元件分别假设为故障元件，即提出故障假设，再分别针对每个故障假设，通过网络化保护模型评价保护动作行为的合理性，获得最有利于解释保护装置实际动作行为的故障假设，并将该故障假元件诊断为故障元件。

设在停电区域中有n个动作的保护装置，记为r₁,r₂,...,r_n，有m个未动作的保护装置，记为r₁,r₂,...,r_m，有w个停电的一次元件，记为d₁,d₂,...,d_w。将第k个停电元件d_k假设为故 障元件，k＝1,2,...w，则以该d_k为故障元件，该d_k所在连通区域为最小隔离区域为条件，对上述n个动作保护装置和m个未动作保护装置的动作行为逐一进行评价，则该故障假设是否有利于解释保护装置实际动作行为的评价指标F(d_k,S,R)如下。

式中，u(r_i )表示第i个动作保护装置评价结果，评价为“误动”时取值为1，否则，取值为0；v(r_i )表示第i个未动作保护装置评价结果，评价为“拒动”时取值为1，否则，取值为0。C为停电区域内各断路器实际变位信息，R为停电区域内各保护装置实际动作信息。

保护装置异常动作行为是一种小概率事件，同时“误动”和“拒动”的保护装置数量越多，表明故障假设实际发生的可能性越小。评价指标F(d_k,S,R)越高，被评价为“误动”和“拒动”的保护装置数量越多，表明d_k为故障元件的故障假设越不利于解释保护装置实际动作行为。

因此，针对停电区域内的w个停电元件d₁,d₂,...,d_w，分别计算其评价指标F(d_k,S,R)，并认为评价指标值最小的故障假设成立。

以图2所示简单系统为例，说明本发明所提方法的有效性。图示系统中，母线均装设有母差保护，线路各侧均装设有主保护，近后备保护和远后备保护，r_i1,r_i2和r_i3表示线路位于断路器QF_i处的主保护、近后备保护和远后备保护，i＝1,2,...,6。设线路L₂左侧出口处发生短路故障，该L₂右侧保护r₄₁动作于断路器QF₄跳闸，而左侧保护拒动，线路L₁左侧保护r₁₂动作于断路器QF₁跳闸。另外，线路L₃右侧保护r₆₂误动作于断路器QF₆跳闸。形成图示停电区域和包含故障线路L₂的最小隔离区域，短路电流I₁实际切断时间由r₁₂动作时限确定，短路电流I₂实际切断时间由r₄₁动作时限确定。

以图2所示停电区域中动作保护和部分未动作保护为例，对上述评价保护动作行为合理性的规则进行说明。

动作保护(r₁₂,r₄₁)：r₁₂(或r₄₁)动作于断路器QF₁(或QF₄)跳闸，满足“规则一”中条件1)～3)，故评价为该r₁₂(或r₄₁)合理动作。

动作保护(r₆₂)：r₆₂动作于断路器QF₆跳闸，不满足“规则一”中条件1)和2)，故评价为该保护误动。

未动作保护(以r₃₁为例)：若r₃₁动作于断路器QF₃跳闸，则满足“规则二”中条件1)和2)，故评价为该r₃₁拒动。

未动作保护(以r₃₂,r₃₃)：若r₃₂(或r₃₃)动作于断路器QF₃跳闸，则不满足“规则二”中条件1)，故评价为该保护合理未动作；

可见，对于单个保护装置实际出现的“动作”或“不动作”行为，网络化保护模型能够给出“合理动作/误动”或“合理未动作/拒动”的评价。

以线路和母线为节点，断路器为边，将停电区域内各元件及其连接关系抽象为网络拓扑图，如图3所示。

停电区域：停电区域的拓扑结构可能为连通图或非连通图。图3中，停电区域包含线路L₁,L₂,L₃,母线B₂,B₃,断路器QF₁～QF₆，其拓扑结构为一个非连通图。

最小隔离区域：最小隔离区域由切断短路电流路径的跳闸断路器分割电网形成，其拓扑结构为连通图，故障元件对应的节点位于最小隔离区域中。当停电区域拓扑结构为连通图时，最小隔离区域等同于停电区域。当停电区域拓扑结构为非连通图时，最小隔离区域拓扑结构为停电区域拓扑结构内的一个连通子图。图3中，最小隔离区域包含节点L₁,L₂(故障元件),B₂,边QF₂,QF₃，为停电区域内的一个连通子图。

短路电流开断边：短路电流开断边是将最小隔离区域从停电区域中分割出来的跳闸断路器对应的边。短路电流开断边的位置决定着最小隔离区域的大小，短路电流开断边的断开时间决定着短路电流路径切断的时间。图3中，短路电流开断边为QF₁和QF₄

可达：两节点间存在一条或多条连通路径，称为该两个节点可达。最小隔离区域网络拓扑为一个连通图，故其包含的各节点间相互可达。图3中，最小隔离区域内节点L₁,B₂与L₂间相互可达，最小隔离区域内节点L₁与外部节点L₃,B₁,B₃或B₄间不可达。

其次，从有利于实现模型匹配的角度出发，将电网保护装置按其动作时限和保护范围进行分类。

主保护：保护范围为本元件自身，动作时限无延时。

近后备保护：保护范围为本元件自身并延伸至下级线路的一部分，动作时限比主保护延长一个时间级差。

远后备保护：保护范围为本元件自身并延伸至下级线路的全部，甚至更长范围，动作时限比近后备保护延长一个时间级差。

断路器失灵保护：断路器失灵保护由其它动作保护驱动并带一定延时跳闸，因此，其保护范围与驱动保护范围相同，动作时限比驱动保护延长一个时间级差。

根据上述分类原则，可明确每个保护的保护范围，以及不同保护在动作时限上的先后关系。

图2所示系统中，停电区域内包括线路L₁,L₂,L₃,母线B₂,B₃共5个元件。其中，对于故障假设元件L₃,B₃，其所在最小隔离区域为L₃,B₃和QF₅组成的连通图，该最小隔离区域的短路电流开断边为QF₄和QF₆。按式1)计算各故障假设的评价指标，结果如下。

F(L₁,S,R)＝3，r₄₁,r₆₂误动，r₁₁拒动

F(L₂,S,R)＝2，r₆₂误动，r₃₁拒动

F(L₃,S,R)＝3，r₁₂,r₄₁误动，r₆₁拒动

F(B₂,S,R)＝3，r₄₁,r₆₂误动，r_B2拒动

F(B₃,S,R)＝3，r₁₂,r₄₁误动，r_B3拒动

可见，线路L₂的评价指标F(L₂,S,R)最小且唯一，故该L₂为故障元件的假设成立。

Claims (2)

1.一种基于网络化继电保护模型的电网故障诊断方法，其特征在于包括：

1)、一种不针对单个保护建立动作规则的网络化保护模型，给出模型的建立规则；

2)、一种考察保护实际动作行为是否匹配模型规则的实现方法，对保护装置动作行为的合理性做出评价；

3)、一种基于网络化保护模型的故障诊断判据，实现电网故障元件的诊断；

网络化保护模型的建立规则：

网络化保护模型包含以下两个评价保护动作行为合理性的建立规则；

规则一：评价动作保护的规则：

若动作保护同时满足以下三个条件，则该保护合理动作，否则，该保护误动；

1)、若该保护动作于断路器跳闸，将有助于缩小或形成现有最小隔离区域；

2)、若该保护动作于断路器跳闸，将有助于缩短或形成现有故障元件与电源间的短路电流路径切断时间；

3)、故障元件位于该动作保护的保护范围内；

规则二：评价未动作保护的规则：

若动作保护同时满足以下两个条件，则该保护拒动，否则，该保护合理未动作；

1)、若该保护动作于断路器跳闸，将有助于缩短现有故障元件与电源间的短路电流路径切断时间，且有助于缩小或形成现有最小隔离区域；

2)、故障元件位于该动作保护的保护范围内。

2.根据权利要求1所述一种基于网络化继电保护模型的电网故障诊断方法，其特征在于，

按如下“步骤一”判断保护跳闸是否有助于缩小或形成现有最小隔离区域；

按如下“步骤二”判断保护跳闸是否有助于缩短或形成现有故障元件与电源间的短路电流路径切断时间；

按如下“步骤三”判断故障元件是否位于保护装置的保护范围内；在此基础上，根据网络化保护模型；按所述“规则一”和“规则二”分别实现动作保护和未动作保护行为与网络化模型的匹配；

步骤一：匹配最小隔离区域:

保护驱动短路电流开断边对应断路器跳闸时，将有助于形成现有最小隔离区域；保护驱动最小隔离区域外的边，不包含短路电流开断边，对应断路器跳闸时，将无助于缩小或形成现有最小隔离区域；保护驱动最小隔离区域内的边对应断路器跳闸时，将有助于缩小现有最小隔离区域；

步骤二：匹配短路电流路径切断时间:

将短路电流开断边位于最小隔离区域侧的节点称为端节点，则每个端节点可能连接有一条或以上条短路电流开断边，当各条短路电流开断边的开断时间不完全相同时，将其中最长的开断时间称为该端节点的断流时间；保护驱动最小隔离区域内断路器跳闸时，若其跳闸时限小于或等于该断路器对应边所在各条短路电流路径端节点断流时间中的最大值，则该保护跳闸将有助于缩短或形成现有故障元件与电源间的短路电流路径切断时间；其中，短路电流开断边的开断时间，由驱动其开断的保护实际动作时限决定；

步骤三：匹配保护范围:

对于最小隔离区域内的一次元件，驱动其各侧断路器跳闸的保护装置的保护范围内是否包含故障元件，可根据该元件节点与故障元件节点间的短路电流路径进行判断；需要说明，近后备保护范围通过仅延伸至下级线路的一部分，当下级故障线路的主保护拒动时，本线路的近后备保护动作或不动作于切除下级线路故障的行为均是合理的；为描述这种情况，评价动作的近后备保护时，认为其保护范围延伸至下级线路的全部，而评价未动作的近后备保护时，认为其保护范围仅包括本元件自身。