CN105158647A - 基于电网监控系统的单站端电网故障诊断和辅助决策方法 - Google Patents

基于电网监控系统的单站端电网故障诊断和辅助决策方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于电网监控系统的单站端电网故障诊断和辅助决策方法，包括建立专家数据库；将事故信息分为反映变电设备运行状况的开关量信息和事故期间过程数据的连续变化信息；对开关量信息以状态元素描述和进行逻辑与运算，并确定故障元件；对连续变化信息进行多源信息融合；将融合结果与预想事故集进行匹配并辨识故障类型；依据专家数据库确定事故发生的性质，并进行事故处置辅助决策；将所有数据和结果在监控系统实时显示和跟踪。本发明能够利用计算机和现有的电网智能监控系统对电网单站端故障进行辅助决策，避免监控人员人为处理海量监控数据以及监控人员处理经验不足，能够快速准确对电网单站端故障作出决策，杜绝事故的发生。

Description

基于电网监控系统的单站端电网故障诊断和辅助决策方法
技术领域
本发明涉及一种基于电网监控系统的单站端电网故障诊断和辅助决策方法。
背景技术
目前，电网运行时各类监控系统均实时监测电网运行数据，并将监控数据实时上传至监控主站。但是，由于接入主站端的监控信息相互独立，各监控信息之间不具备智能逻辑组合分析功能，一旦发生事故，监控员需要根据海量的电网运行和监控数据进行人工分析，并不断调用不同监控画面并根据个人经验做出判断，这给监控员对事故的判断和信息处置造成极大的困难。依据国调中心2012年颁发的《500kV变电站典型监控信息表（试行）》标准，按照2主变、5串8回500kV出线、10条220kV出线典型设计，单个500kV变电站有4000多个“四遥”监控信息点上传接入监控主站；以某中部省份电网17个投运500kV变电站为例，该省一个监控值班值（标准配备2人）需处理68000多个监控信息点，尤其是发生电网事故时，会在毫秒（ms）级时间内产生5~10倍于正常数据的异常信息，可能发生监控信息淹没效应。由于当前接入主站端监控信息点相互独立，监控员需不断调用不同监控画面并根据个人经验做出判断，这给监控员事故判断、信息处置造成极大的困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于电网监控系统的单站端电网故障诊断和辅助决策方法，以快速准确对单站端的电网故障作出决策，杜绝事故的发生。
本发明提供的这种基于电网监控系统的单站端电网故障诊断和辅助决策方法，包括如下步骤：
1）建立专家数据库：包括预想事故集，以及构建与预想事故集对应的专家决策数据库；
2）将事故信息分类为两类：一类是反映变电设备运行状况的开关量信息，二类是事故期间过程数据的连续变化信息；
3）对一类信息以对应的状态元素描述；
4）对步骤3）所述的各状态元素进行逻辑耦合，用逻辑与的关系进行运算，只要有一个状态元素为故障，则该状态元素涉及的元件确定为故障元件；
5）对步骤2）所述的二类信息进行多源信息融合；
6）将步骤5）的多源信息融合结果与所述预想事故集中的相关特征进行匹配，根据匹配程度辨识故障类型；
7）根据步骤4）和步骤6）的判断结果，依照步骤1）所述的专家决策数据库，进一步确定事故发生的性质，并进行事故处置的辅助决策；
8）将步骤4）~步骤7）所述的数据与变电站监控系统相关图元进行关联，并进行实时显示和跟踪。
步骤2）所述的一类信息和二类信息来自于监控主站的信息采集平台。
步骤2）所述的二类信息包括潮流变化信息、节点电压信息、电压变化信息、电压、相角信息；其中潮流变化信息与节点电压信息进行耦合得到故障支路电流特征信息，电压变化信息与电压、相角信息进行耦合得到故障节点电压相角特征信息。
步骤3）所述的状态元素如下表1、表2所示：
表1线路间隔事故-断路器事故状态元素表
表2主变事故状态元素表
步骤5）所述的多源信息融合，为分别根据故障支路电流特征信息和故障节点电压相角特征信息计算出各支路发生故障概率，并将上述故障概率按照降序进行排序，依次按照最大可能发生的原则与步骤4）中故障元件进行一致性判别。
本发明由于构建了预想故障集对应的专家决策数据库，并对电网单站端故障信息分为开关量信息和连续变化信息，同时利用开关量信息的逻辑耦合运算结果以及连续变化量信息与预想事故集的匹配程度所辨识的故障类型，进一步确定事故发生的性质，最终由专家决策数据库进行故障辅助决策，因此本发明能够利用计算机和现有的电网智能监控系统对电网单站端故障进行辅助决策，避免了监控人员人为处理海量的监控数据以及监控人员处理经验不足的缺陷，能够快速准确对电网单站端故障作出决策，杜绝事故的发生。
说明书附图
图1为本发明的单站端电网故障信息采集和处理流程图。
图2为本发明的单站端电网故障信息耦合推理实现流程图。
图3为本发明的基于电网监控系统的单站端电网故障诊断和辅助决策方法流程图。
具体实施方式
如图1所示，为本发明的单站端电网故障信息采集和处理流程图，图2为本发明的单站端电网故障信息耦合推理实现流程图，图3为本发明的基于电网监控系统的单站端电网故障诊断和辅助决策方法流程图。以下结合算例对本发明的基于电网监控系统的单站端电网故障诊断和辅助决策方法进行说明：
算例1：某500kV变电站220kV线路604断路器A相故障跳闸重合不成功，主站监控显示604断路器B、C相合位。
其耦合决策步骤如下：
线路间隔出现故障，状态元素表如下表3所示，其中k为状态元素的编号，取值为1、2、3…：
表3断路器事故状态元素集合表
根据状态元素的耦合逻辑结果可知：
；初步判断“线路跳闸，重合不成功，非全相运行”；再次检视状态元素表可知故障状态元素为“线路604第一/二套保护A跳闸出口”、“604线路第一/二套保护重合闸动作出口”；
该故障设备运行方式：“运行”；
故障状态元素告警类别：“故障”；
故障状态元素故障类别：“单站端单纯故障”；
故障状态元素开关状态：“非全相”；
故障信息融合：如表4所示，与建立的专家决策数据库进行比较，进一步得出融合终判：“604线路发生故障，纵联保护动作跳开604断路器A相，重合不成功，B、C相合位，非全相运行”
表4:线路故障信息融合
耦合推理结果为：“设备元件（2）即线路L2发生A相故障，第一/二套主保护动作出口，重合不成功，B、C相非全相运行”
处置决策：根据专家库得出终判结论：即：“拉开604断路器+试送604断路器+启动故障处置流程”。
算例2：某500kV变电站#1主变故障，主变差动保护动作跳#1主变三侧断路器5011、5012、610、410，主站监控显示#1主变三侧断路器均在分位。
其耦合决策步骤如下：
主变间隔出现故障，状态元素表如下表5所示，其中：其中k为状态元素的编号，取值为1、2、3…：
表5主变事故状态元素集合表
根据状态元素的耦合逻辑结果可知：
；初步判断“#1主变故障”；再次检视状态元素表可知故障状态元素为“#1主变间隔事故信号”、“主变第一/二套保护差动保护出口”、“#1主变高/中/低压侧断路器A/B/C相分位”；
故障信息融合：如表6所示，进一步得出融合终判“#1主变故障，差动保护动作跳开三侧断路器”。
表6:主变故障信息融合
耦合推理结果为“设备元件（3）即#1主变发生本体故障，第一/二套差动保护动作出口跳开三侧断路器”。
处置决策：对比之前建立好的对电网的各种异常状态所对应的解决办法构建专家决策数据库，得“隔离故障+启动故障处置流程”。
本发明提供的这种基于电网监控系统的单站端电网故障诊断和辅助决策方法，构建了预想故障集对应的专家决策数据库，并对电网单站端故障信息分为开关量信息和连续变化信息，同时利用开关量信息的逻辑耦合运算结果以及连续变化量信息与预想事故集的匹配程度所辨识的故障类型，进一步确定事故发生的性质，最终由专家决策数据库进行故障辅助决策，不仅适用于单站发生的线路间隔事故或主变间隔事故，也适用于单站其他设备发生事故的情况，如母线、无功装置、高压电抗器、站用电、直流系统等发生故障。

Claims (7)

1.一种基于电网监控系统的单站端电网故障诊断和辅助决策方法，包括如下步骤：
1）建立专家数据库：包括预想事故集，以及构建与预想事故集对应的专家决策数据库；
2）将事故信息分类为两类：一类是反映变电设备运行状况的开关量信息，二类是事故期间过程数据的连续变化信息；
3）对一类信息以对应的状态元素描述；
4）对步骤3）所述的各状态元素进行逻辑耦合，用逻辑与的关系进行运算，只要有一个状态元素为故障，则该状态元素涉及的逻辑耦合结果即可确定故障元件；
5）对步骤2）所述的二类信息进行多源信息融合；
6）将步骤5）的多源信息融合结果与所述预想事故集中的相关特征进行匹配，根据匹配程度辨识故障类型；
7）根据步骤4）和步骤6）的判断结果，依照步骤1）所述的专家决策数据库，进一步确定事故发生的性质，并进行事故处置的辅助决策；
8）将步骤4）~步骤7）所述的数据与变电站监控系统相关图元进行关联，并进行实时显示和跟踪。
2.根据权利要求1所述的基于电网监控系统的单站端电网故障诊断和辅助决策方法，其特征在于步骤2）所述的一类信息和二类信心来自于监控主站的信息采集平台。
3.根据权利要求1或2所述的基于电网监控系统的单站端电网故障诊断和辅助决策方法，其特征在于步骤2）所述的二类信息包括潮流变化信息、节点电压信息、电压变化信息、电压、相角信息；其中潮流变化信息与节点电压信息进行耦合得到故障支路电流特征信息，电压变化信息与电压、相角信息进行耦合得到故障节点电压相角特征信息。
4.根据权利要求1或2所述的基于电网监控系统的单站端电网故障诊断和辅助决策方法，其特征在于步骤3）所述的状态元素如下表1、表2所示：
表1线路间隔事故-断路器事故状态元素表
表2主变事故状态元素表
。
5.根据权利要求1或2所述的基于电网监控系统的单站端电网故障诊断和辅助决策方法，其特征在于步骤5）所述的多源信息融合，为提取特征量，分别根据故障支路电流特征信息和故障节点电压相角特征信息计算出各支路发生故障概率，并将上述故障概率按照降序进行排列，依次按照最大可能发生的原则与步骤4）中故障元件进行一致性判别。
6.根据权利要求3所述的基于电网监控系统的单站端电网故障诊断和辅助决策方法，其特征在于步骤5）所述的多源信息融合为分别根据故障支路电流特征信息和故障节点电压相角特征信息计算出各支路发生故障概率，并将上述故障概率按照降序进行融合，依次按照最大可能发生的原则与步骤4）中故障元件进行一致性判别。
7.根据权利要求4所述的基于电网监控系统的单站端电网故障诊断和辅助决策方法，其特征在于步骤5）所述的多源信息融合，为提取特征量，分别根据故障支路电流特征信息和故障节点电压相角特征信息计算出各支路发生故障概率，并将上述故障概率按照降序进行融合，依次按照最大可能发生的原则与步骤4）中故障元件进行一致性判别。
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