電力系統故障診斷分析范文

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《電氣自動化雜志》2014年第三期

1基于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的保護動作信息和斷路器變位信息可以抽象為具有時間、狀態和定位屬性的三維向量，此三維向量構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為由保護動作向量構成的主觀向量集合;A''''i為由斷路器變位向量構成的客觀向量集合，A''''i由Ai決定，具有一定的構成規范［10］23。根據保護屬性和集合特點，綜合考慮多種故障情況，可以將事件集分為五類，即主要保護動作事件集、失靈保護動作事件集、重合閘動作事件集、單一保護動作事件集和單一斷路器動作事件集。

1．2因果鏈故障診斷方法因果鏈由位于鏈首的故障原因集結點Ze和事件集結點Z據保護動作邏輯關系構成。根據故障原因的不同，因果鏈又可以分為一次設備故障因果鏈、保護誤動因果鏈和斷路器誤動或調度操作因果鏈三種。系統發生故障后，先以進入系統的大量故障信息創建事件向量，優化信息處理。接下來以先主觀后客觀的原則構造不同類型的事件集結點，再構造故障診斷因果鏈。

2考慮遙信量遺漏的診斷方法

故障診斷系統的輸入向量包括保護動作向量I和斷路器變位向量J。由于故障前后電路拓撲結構清晰，停電元件明確，SCADA系統的自主狀態估計功能使得J向量的準確性得到保證。然而考慮到全局保護信息可能出現獲取不完整的情況，保護動作向量I的準確度不能達到百分之百。為了完善故障診斷在存在保護信息丟失時的算法，本文依據斷路器變位向量J的可靠性，反向以客觀向量集合A''''i={J}設計主觀向量集合Ai，形成虛擬的事件集Zi={Ai，A''''i}，并進行因果鏈分析，診斷故障。

2．1虛擬事件集的構造理論上，非誤動的斷路器分閘與合閘需要有相應的保護來啟動，分閘可能由主要保護或失靈保護啟動，合閘則由重合閘啟動?？紤]存在保護信息遺漏的情況，將要對斷路器變位事件的不完全啟動信息進行完善，以此構造虛擬保護動作事件，再對虛擬事件的合理性進行判斷。定義1虛擬事件集具有形如Zi={AA''''}的結構，其中A''''由事實斷路器變位向J量構成，A為依據實施向量J設計出的虛擬主觀向量集合。構造A的方法如下:當變位向量J表示分閘時，(1)根據虛擬事件集的定義構造虛擬的主要保護動作事件集Zmk={AmkA''''mk}結點如下:其中k為J向量的變位斷路器所連接的一次設備個數。令Ik表示為相應一次設備J斷路器端的主要保護裝置即可。Ik的保護屬性為主要保護，并根據斷路器變位向量J的時間信息jk1設置保護動作時間信息ik1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數。Ik的保護屬性為失靈保護，并根據斷路器變位向量J的時間信息jk1設置失靈保護動作時間k1如下其中k為J向量的變位斷路器所連接的線路個數。Ik的保護屬性為失靈保護，并根據斷路器變位向量J的時間信息jk1設置重合閘動作時間ik1如下:

2．2虛擬事件集診斷結果分析將虛擬事件集結點Z''''和事實事件集結點Z同等對待，先以原有算法構造因果鏈，再根據虛擬結點在因果鏈中的位置，綜合分析虛擬事件集結點的有效性如下，包括兩種主要情況:(1)如圖1所示，虛擬事件集結點Z''''2處于完整的一次設備故障因果鏈中。因果鏈包含故障原因集結點Ze和其他保護動作的事件集結點。虛擬事件集結點Z''''2從定位和時間以及邏輯關系上都符合繼電保護原理，認為假設合理:承認Z''''2={{I2}{J}}中虛擬事件向量I2表示的保護裝置出現了通訊遺漏情況。為了方便解釋故障，在因果鏈中添加擴大的遙信量遺漏故障原因集結點，如圖2所。(2)如圖3所示，如果虛擬事件集結點Z''''1={{I1}{J}}處于非一次設備故障因果鏈的鏈首(找不到相關停電一次設備)。由于主觀向量集合{I1}≠，所以此因果鏈不能進行斷路器誤動判斷，只能認為虛擬的保護動作事件I1是誤動作，構造存在矛盾，虛擬事件集不合理。對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已屬于其它集合，即對于所有已經構造成鏈的事件集結點。

3算例分析

本文以圖5所示的兩個變電站和一個開關站共同建立的局部電網為例，驗證遙信量遺漏情況下因果鏈方法的有效性。初始運行狀態為所有斷路器閉合。輸入的保護和斷路器動作向量如表1所示，i2=0表示主要保護，i2=1表示失靈保護。j2為斷路器狀態:j2=0表示分閘。考慮遙信遺漏的情況，需要將啟動斷路器變位的所有保護事件構造完全，以虛擬事件集來判斷故障原因。對于已知斷路器變位向量，J1，J2已有主保護啟動事件，J5，J6，J8已有失靈保護啟動事件，而J3，J4，J7仍為獨立向量。將啟動事件不全的斷路器變位向量構造的虛擬事件集如表3所示。電網停電設備包括線路L1和1號主變，并且存在對應的因果鏈。所以，前兩條因果鏈為確定的一次設備故障因果鏈，需要添加故障原因集結點，其余因果鏈為不合理構造。依據章節2．2中第二種情況，對不合理的虛擬事件集因果鏈進行修改。其中，斷路器變位向量J1，J2，J3，J4，J5，J6，J8已在第一條因果鏈中出現，刪除由其構造的虛擬事件集;J7沒有出現在現有的因果鏈中，將J7構造為單一斷路器動作事件集結點Zbs={{J7}}并添加斷路器誤動或調度操作原因集。最終因果鏈如圖7所示。整理原因集結點并添加擴大的遙信量遺漏和斷路器拒動原因集結點如表4所示，完善的因果鏈如圖8所示。最終可以根據事件集所包含事件向量的具體屬性，將圖8中事件集結點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結束語

針對以往的故障診斷僅考慮斷路器和保護的正常動作信息、拒動誤動信息，本文首次提出在故障診斷中考慮遙信量遺漏來改進算法。在添加虛擬事件集的構想后，合理設置判別規范，有效區別保護拒動、斷路器誤動和信息丟失。算例分析準確判斷了故障的可能情況，并以鏈的結構直觀展示保護和斷路器動作行為，證明本文所提方法具有較強的適用性和可解釋性，進一步避免誤診斷的可能性。

作者：張楠楊鏡非周毅單位：上海交通大學電子信息與電氣工程學院電氣工程系