CN108132414A

CN108132414A - 一种基于遗传算法的电力系统故障诊断方法

Info

Publication number: CN108132414A
Application number: CN201711082865.7A
Authority: CN
Inventors: 顾磊
Original assignee: Yancheng Bo Ming Mdt Infotech Ltd
Current assignee: Yancheng Bo Ming Mdt Infotech Ltd
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2018-06-08

Abstract

本发明公开了一种基于遗传算法的电力系统故障诊断方法，具体按照以下步骤进行：(1)采集样本；(2)读取样本，(3)识别故障区域，即在故障区域，筛选出可能发生故障的设备集S以及断路器集C，通过S和C来确定保护集R，对在R和C内的保护规则进行计算解析，求得f_r，f_c，并建立故障诊断解析模型，确定目标函数，(4)利用遗传算法求解，得到最优解即为故障诊断所得的故障模式。

Description

一种基于遗传算法的电力系统故障诊断方法

技术领域

本发明属于电力系统的故障诊断，尤其涉及一种基于遗传算法的电力系统故障诊断方法。

背景技术

随着现代社会工业化程度的不断提高，对能源的巨大需求促进了电力工业飞速发展，电力系统的电力设备容量不断增大电网规模不断扩大，对电网安全、经济运行的要求进一步提高，对电能质量和供电可靠性的要求也随之提高。

在电力系统运行中，系统发生故障和不正常运行状态都会危及电力系统安全稳定运行，电力系统发生故障可能引起严重的后果：(1)很大的短路电流通过短路点将燃起电弧，使故障设备烧坏甚至烧毁；(2)短路电流通过故障设备和非故障设备时，产生热和电动力的作用，破坏其绝缘性能，缩短设备使用寿命；(3)破坏电路系统的各发电厂之间并行运行的稳定性，扩大故障范围，严重的会导致整个电力系统瘫痪。

电力系统的任务是产生电能并将电能输送给用户，保证安全可靠的发电、供电是对电力系统运行的首要要求，因此，在故障发生后，要求能够快速有效地进行故障分析，找出故障发生的位置、原因，保证电力系统尽快恢复正常运行。

目前在现有技术中，缺乏这样一种快速可靠的故障诊断方法，因此，针对现有技术中的需求，本发明提供了一种基于遗传算法的电力系统故障诊断方法，遗传算法是一种随机的搜索方法，其能直接对结构对象进行操作，且具有更好地全局搜索最优解能力和内在的隐并行性，其能自动调整搜索方向，并获得指导优化的搜索范围。

发明内容

本发明涉及一种基于遗传算法的电力系统故障诊断方法，其包括以下步骤：

步骤(一)、电力系统发生故障后，根据故障报警信息通过电力系统拓扑结构确定故障区域，建立故障诊断解析模型其中S表示可能发生故障的设备集合，R表示与S相关的保护集合，C表示与S相关的断路器集合，M表示保护R与断路器C正常或误动作，D表示保护R与断路器C正常或拒动，S为(s₁,s₂,......s_N),R为(r₁，r₂，r₃......r_N)，C为(c₁，c₂......c_N)，M为(m₁,m₂......m_N)，D为(d₁,d₂......d_N)；

步骤(二)、解析步骤(一)中的模型，并获得下列数学模型该数学模型中方程式右侧的第一项和第二项表示保护及断路器动作状态和实际警告值差别，第三项和第四项表示保护和断路器的拒动及误动情况，第五项表示模型约束项，其中W₁，W₂分别表示保护和断路器拒动及误动相对权值，W₃表示解析模型保障系数，其中W₃大于1且大于W₁，W₂。

步骤(三)利用遗传算法求解，使E(G)最小化，求出最优解G，获得诊断的故障模式。在所述步骤(二)中，r′∈R′，当r′_i＝1且r_i＝0，则为错误警告信息；当r′_i＝0且r_i＝1，则为漏报警告信息；当r′_i＝1且r_i＝1，或者当r′_i＝0且r_i＝0，则为正确警告信息，在所述步骤(二)中，解析步骤(一)中的模型具体为：设定设备s_n的主保护为r_i，设备故障时，主保护动作，则动作期望设定设备s_n的近保护为r_j，设备故障时，主保护未动作的情况下，近保护动作，动作期望设定设备s_n的远保护为r_l，其为s_n临近设备s_x提供远保护，s_n设备故障，主保护和近保护均未动作，或者设备s_x发生故障，在r_l到s_k相关联的断路器都闭合的情况下，远保护动作，动作期望：设定断路器失灵保护动作期望为：其中R(c_k)为全部可引起断路器跳闸的保护集；对于保护动作状态解析为：对于断路器跳闸状态解析为：联立这两个解析方式即可。

附图说明

图1基于遗传算法的故障诊断流程图

具体实施方式

如图1所示，基于遗传算法的故障诊断具体流程是：(1)采集样本；(2)读取样本；(3)识别故障区域，即在故障区域，筛选出可能发生故障的设备集S以及断路器集C，通过S和C来确定保护集R，对在R和C内的保护规则进行计算解析，求得f_r，f_c，并建立故障诊断解析模型，确定目标函数，(4)利用遗传算法求解，得到最优解即为故障诊断所得的故障模式(S^*，R^*，C^*，M^*，D^*)，其中S^*为故障诊断的结果，M^*，D^*分别为对保护以及断路器的动作评价。

设定中包含28个元件，124个保护设备，40个断路器装置。其中28个元件分别包括T1、T2、T3......T8(变压器)；A1、A2、A3......A4(母线)；B1、B2......B8(母线)；L1、L2......L8(线路)。124个保护设备包括主保护A1m—A4m；B1m—B8m；T1m—T8m；L1Sm—L8Sm；L1Rm—L8Rm；断路器失灵保护QF1f—QF40f；48个后备保护L1Sp—L8Sp；L1Rp—L8Rp；T1p—T8p；L1Ss—L8Ss；L1Rs—L8Rs。40个断路器分别为：QF1—QF40。上述各式中，A、B表示母线，L表示线路；T表示变压器；S、R表示线路首末两端；m表示主保护；p表示近保护；s表示远保护；f表示断路器失灵保护。

当母线B2、变压器T3同时发生故障，会有以下动作发生：变压器主保护T3m动作，断路器QF14拒动，QF16断开，失灵保护QF14f动作，使得QF12、13、19断开。接着母线B2主保护动作，断路器QF10拒动，QF4、6、8断开，失灵保护QF10f拒动，从而引起线路保护L3Rs动作，断路器QF28断开。由此可确定：R′＝{r₁′,r₂′......r₂′₃}＝{1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,1,0}，C′＝{c₁′,c′₂,......c₁′₀}＝{1,1,1,0,1,1,0,1,1,1}，并确定M和D部分分量的值为：和均为0，进一步的，通过以上数据，确定出

式中，w₁＝0.75,w₂＝1.5,w₃＝100，通过遗传算法对该式进行求解，得到E(G)最小值为4.25，最优算子为G^*，且

S^*＝{1，0,1,0,0}，C^*＝{1,1,1,0,1,1,0,1,1,1}

R^*＝{1，0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,1,0}

M^*＝{0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0}

D^*＝{0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，1，0，0，0，0，0，0，0，0，0，1，0，0，1，0，0，0}

上述结果即表示以下诊断结果：

(1)母线B2以及变压器T3同时故障；(2)变压器主保护T3m和线路L3的远保护动作，断路器失灵保护QF14f动作；(3)断路器QF4、QF6、QF8、QF12、QF13、QF16、QF19、QF27断开；(4)断路器QF10、QF14拒动，失灵保护QF10f拒动；(5)T3p动作警告信息误报，保护B2m警告信息漏报。

结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种基于遗传算法的电力故障诊断方法，其特征在于：所述故障诊断方法包括以下步骤：步骤(一)、电力系统发生故障后，根据故障报警信息通过电力系统拓扑结构确定故障区域，建立故障诊断解析模型其中S表示可能发生故障的设备集合，R表示与S相关的保护集合，C表示与S相关的断路器集合，M表示保护R与断路器C正常或误动作，D表示保护R与断路器C正常或拒动；

步骤(三)利用遗传算法求解，使E(G)最小化，求出最优解G，获得诊断的故障模式。

2.如权利要求1所述的一种基于遗传算法的电力故障诊断方法，其特征在于：在所述步骤(一)中，S为(s₁,s₂,......s_N),R为(r₁，r₂，r₃......r_N)，C为(c₁，c₂......c_N)，M为(m₁,m₂......m_N)，D为(d₁,d₂......d_N)。

3.如权利要求2所述的一种基于遗传算法的电力故障诊断方法，其特征在于：在所述步骤(二)中，r′∈R′，当r_i′＝1且r_i＝0，则为错误警告信息；当r_i′＝0且r_i＝1，则为漏报警告信息；当r_i′＝1且r_i＝1，或者当r_i′＝0且r_i＝0，则为正确警告信息。

4.如权利要求4所述的一种基于遗传算法的电力故障诊断方法，其特征在于：在所述步骤(二)中，解析步骤(一)中的模型具体为：设定设备s_n的主保护为r_i，设备故障时，主保护动作，则动作期望设定设备s_n的近保护为r_j，设备故障时，主保护未动作的情况下，近保护动作，动作期望设定设备s_n的远保护为r_l，其为s_n临近设备s_x提供远保护，s_n设备故障，主保护和近保护均未动作，或者设备s_x发生故障，在r_l到s_k相关联的断路器都闭合的情况下，远保护动作，动作期望：设定断路器失灵保护动作期望为：其中R(c_k)为全部可引起断路器跳闸的保护集；对于保护动作状态解析为：对于断路器跳闸状态解析为：联立这两个解析方式即可。