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电网故障诊断的解析化建模与求解

刘道兵  
【摘要】:电网故障的快速准确诊断对加快事故处理和系统恢复进程、保证电力系统的安全运行具有至关重要的作用。多年来,电网故障诊断问题一直是国内外研究的热点,至今尚未得到很好的解决,其主要困难之一就是考虑保护和断路器拒动、误动以及告警信息错误时故障诊断模型的建立与求解。本文研究电力系统故障诊断的解析化建模与求解问题,通过对保护和断路器动作规则进行总结,提炼出通用的故障诊断规则并对其进行解析化表达,构建了一种电网故障诊断的完全解析模型。完全解析模型由反映故障诊断规则的逻辑方程组来表示,方程组的变量包括可疑故障元件的状态、保护和断路器的动作状态以及其拒动、误动情况的逻辑量,方程组的每个解对应着一个逻辑上可行的故障模式。本文系统地研究了完全解析模型的建模和求解方法,以及基于此模型进行电网故障诊断的实用技术。论文的研究成果主要体现在以下几个方面: 1、提出了一种用于电网故障诊断的完全解析模型。完全解析模型对诊断规则进行解析化表达,并完整地保留了可疑故障元件、保护动作和断路器跳闸之间固有的逻辑关系,有助于提高电网故障诊断方法的容错能力。 2、对完全解析模型的化简和求解方法进行了深入研究。完全解析模型是由隐函数组成的逻辑方程组,求解这种方程组目前还没有通用的方法。本文通过对完全解析模型进行等价变换、关系解耦和自变量与因变量分离,从理论上推导出完全解析模型的化简型,然后结合对告警信号的解析,导出完全解析模型的完备解集。 3、提出一种基于完全解析模型的电网故障诊断方法。电网故障诊断过程中存在许多不确定因素,导致完全解析模型解的多重性。通过对这些不确定因素及其分布规律的深入研究,构造了一个反映故障诊断决策风险的综合评价指标,进而把故障诊断问题转化成一个基于风险决策的整数规划问题,然后采用随机优化算法求解并得出故障诊断结论。 4、提出一种基于IEC61850的电网故障诊断解析化建模方法。通过解析数字化变电站的系统配置文件,获取电网元件的保护配置信息与保护和断路器之间的关联关系,结合电网的拓扑信息,实现完全解析模型的在线构建。 5、提出了一种电网故障告警信息的实时获取方法。通过建立与SCADA系统的数据连接,采用一种动态事件窗生成技术,实现对告警信息序列的有效捕获,结合保护与断路器的关联关系,从捕获的信息序列中提取出电网故障诊断信息。


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