電力系統(tǒng)故障診斷分析

電力系統(tǒng)故障診斷分析

《電氣自動(dòng)化雜志》2014年第三期

1基十因果鏈的故障診斷方法

1.1事件集概念輸入故障診斷系統(tǒng)的保護(hù)動(dòng)作信息和斷路器變

位信息可以抽象為具有時(shí)間、狀態(tài)和定位屬性的三維向量，此三維向

量構(gòu)造的集合定義為事件集。事件集具有Zi={Ai,A''''i}的形式,

其中Ai為由保護(hù)動(dòng)作向量構(gòu)成的主觀向量集合;A'"'i為由斷路器

變位向量構(gòu)成的客觀向量集合，A''''i由Ai決定，具有一定的構(gòu)成

規(guī)范[10]23。根據(jù)保護(hù)屬性和集合特點(diǎn)，綜合考慮多種故障情況,

可以將事件集分為五類，即主要保護(hù)動(dòng)作事件集、失靈保護(hù)動(dòng)作事件

集、重合閘動(dòng)作事件集、單一保護(hù)動(dòng)作事件集和單一斷路器動(dòng)作事件

集。

1.2因果鏈故障診斷方法因果鏈由位于鏈?zhǔn)椎墓收显蚣Y(jié)點(diǎn)

Ze和事件集結(jié)點(diǎn)Z據(jù)保護(hù)動(dòng)作邏輯關(guān)系構(gòu)成。根據(jù)故障原因的不同，

因果鏈又可以分為一次設(shè)備故障因果鏈、保護(hù)誤動(dòng)因果鏈和斷路器誤

動(dòng)或調(diào)度操作因果鏈三種。系統(tǒng)發(fā)生故障后，先以進(jìn)入系統(tǒng)的大量故

障信息創(chuàng)建事件向量，優(yōu)化信息處理。接下來(lái)以先主觀后客觀的原則

構(gòu)造不同類型的事件集結(jié)點(diǎn)，再構(gòu)造故障診斷因果鏈。

2考慮遙信量遺漏的診斷方法

故障診斷系統(tǒng)的輸入向量包括保護(hù)動(dòng)作向量I和斷路器變位向

量J。由于故障前后電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)清晰，停電元件明確，SCADA系統(tǒng)

的自主狀態(tài)估計(jì)功能使得J向量的準(zhǔn)確性得到保證。然而考慮到全局

保護(hù)信息可能出現(xiàn)獲取不完整的情況，保護(hù)動(dòng)作向量T的準(zhǔn)確度不能

達(dá)到百分之百。為了完善故障診斷在存在保護(hù)信息丟失時(shí)的算法，本

文依據(jù)斷路器變位向量J的可靠性,反向以客觀向量集合A'-'i={J}

設(shè)計(jì)主觀向量集合Ai,形成虛擬的事件集Zi二{Ai‘并進(jìn)行

因果鏈分析，診斷故障。

2.1虛擬事件集的構(gòu)造理論上，非誤動(dòng)的斷路器分閘與合閘需

要有相應(yīng)的保護(hù)來(lái)啟動(dòng)，分閘可能由主要保護(hù)或失靈保護(hù)啟動(dòng)，合閘

則由重合閘啟動(dòng)?？紤]存在保護(hù)信息遺漏的情況，將要對(duì)斷路器變位

事件的不完全啟動(dòng)信息進(jìn)行完善，以此構(gòu)造虛擬保護(hù)動(dòng)作事件，再對(duì)

虛擬事件的合理性進(jìn)行判斷。定義1虛擬事件集具有形如Zi={A/V'''}

的結(jié)構(gòu)，其中A''''由事實(shí)斷路器變位向J量構(gòu)成，A為依據(jù)實(shí)施向

量J設(shè)計(jì)出的虛擬主觀向量集合。構(gòu)造A的方法如下：當(dāng)變位向量J

表示分閘時(shí)，（1）根據(jù)虛擬事件集的定義構(gòu)造虛擬的主要保護(hù)動(dòng)作事

件集Zmk={AmkA，'''件}結(jié)點(diǎn)如下:其中k為J向量的變位斷路器所連

接的一次設(shè)備個(gè)數(shù)。令Tk表示為相應(yīng)一次設(shè)備J斷路器端的主要保

護(hù)裝置即可。Tk的保護(hù)屬性為主要保護(hù)，并根據(jù)斷路器變位向量J

的時(shí)間信息jkl設(shè)置保護(hù)動(dòng)作時(shí)間信息ikl如下:其中k為與J向量

的變位斷路器所連接的所有斷路器個(gè)數(shù)。Ik的保護(hù)屬性為失靈保護(hù)，

并根據(jù)斷路器變位向量J的時(shí)間信息jkl設(shè)置失靈保護(hù)動(dòng)作時(shí)間kl

如下其中k為J向量的變位斷路器所連接的線路個(gè)數(shù)。Ik的保護(hù)屬

性為失靈保護(hù)，并根據(jù)斷路器變位向量J的時(shí)間信息jkl設(shè)置重合閘

動(dòng)作時(shí)間ikl如下：

2.2虛擬事件集診斷結(jié)果分析將虛擬事件集結(jié)點(diǎn)Z''''和事實(shí)事

件集結(jié)點(diǎn)Z同等對(duì)待，先以原有算法構(gòu)造因果鏈，再根據(jù)虛擬結(jié)點(diǎn)在

因果鏈中的位置，綜合分析虛擬事件集結(jié)點(diǎn)的有效性如下，包括兩種

主要情況：(1)如圖1所示，虛擬事件集結(jié)點(diǎn)Z''''2處于完整的一次

設(shè)備故障因果鏈中。因果鏈包含故障原因集結(jié)點(diǎn)Ze和其他保護(hù)動(dòng)作

的事件集結(jié)點(diǎn)。虛擬事件集結(jié)點(diǎn)Z''''2從定位和時(shí)間以及邏輯關(guān)系

上都符合繼電保護(hù)原理，認(rèn)為假設(shè)合理:承認(rèn)Z''''2二都12}{J}}中虛

擬事件向量T2表示的保護(hù)裝置出現(xiàn)了通訊遺漏情況。為了方便解釋

故障，在因果鏈中添加擴(kuò)大的遙信量遺漏故障原因集結(jié)點(diǎn)，如圖2所。

⑵如圖3所示，如果虛擬事件集結(jié)點(diǎn)Z''''1={{H}{J}}處于非一次

設(shè)備故障因果鏈的鏈?zhǔn)?找不到相關(guān)停電一次設(shè)備)。由于主觀向量集

合{I1}W,所以此因果鏈不能進(jìn)行斷路器誤動(dòng)判斷，只能認(rèn)為虛擬

的保護(hù)動(dòng)作事件H是誤動(dòng)作，構(gòu)造存在矛盾，虛擬事件集不合理。

對(duì)不合理虛擬事件集的處理需要分兩種情況：如果斷路器變位向量J

己屬于其它集合，即對(duì)于所有已經(jīng)構(gòu)造成鏈的事件集結(jié)點(diǎn)。

3算例分析

本文以圖5所示的兩個(gè)變電站和一個(gè)開關(guān)站共同建立的局部電

網(wǎng)為例，驗(yàn)證遙信量遺漏情況下因果鏈方法的有效性。初始運(yùn)行狀態(tài)

為所有斷路器閉合。輸入的保護(hù)和斷路器動(dòng)作向量如表1所示，i2=0

表示主要保護(hù)，i2=l表示失靈保護(hù)。j2為斷路器狀態(tài):j2=0表示分

閘?？紤]遙信遺漏的情況，需要將啟動(dòng)斷路器變位的所有保護(hù)事件構(gòu)

造完全，以虛擬事件集來(lái)判斷故障原因。對(duì)于已知斷路器變位向量,

JI,J2已有主保護(hù)啟動(dòng)事件，J5,J6,J8己有失靈保護(hù)啟動(dòng)事件，

而J3,J4,J7仍為獨(dú)立向量。將啟動(dòng)事件不全的斷路器變位向量構(gòu)

造的虛擬事件集如表3所不。電網(wǎng)停電設(shè)備包括線路L1和1號(hào)主變，

并且存在對(duì)應(yīng)的因果鏈。所以，前兩條因果鏈為確定的一次設(shè)備故障

因果鏈，需要添加故障原因集結(jié)點(diǎn)，其余因果鏈為不合理構(gòu)造。依據(jù)

章節(jié)2.2中第二種情況，對(duì)不合理的虛擬事件集因果鏈進(jìn)行修改。

其中，斷路器變位向量JLJ2,J3,J4,J5,J6,J8已在第一條因

果鏈中出現(xiàn)，刪除由其構(gòu)造的虛擬事件集;J7沒有出現(xiàn)在現(xiàn)有的因果

鏈中，將J7構(gòu)造為單一斷路器動(dòng)作事件集結(jié)點(diǎn)Zbs={{J7}}并添加

斷路器誤動(dòng)或調(diào)度操作原因集。最終因果鏈如圖7所示。整理原因集

結(jié)點(diǎn)并添加擴(kuò)大的遙信量遺漏和斷路器拒動(dòng)原因集結(jié)點(diǎn)如表4所示,

完善的因果鏈如圖8所示。最終可以根據(jù)事件集所包含事件向量的具

體屬性，將圖8中事件集結(jié)點(diǎn)所代表的信息翻譯成文字，完成具有解

釋信息的故障診斷和重演過程。

4結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)以往的故障診斷僅考慮斷路器和保護(hù)的正常動(dòng)作信息.、拒動(dòng)

誤動(dòng)信息，本文首次提出在故障診斷中考慮遙信量