（电力系统及其自动化专业论文）基于petri网理论的电网故障诊断方法与技术.pdf

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网理论的实用电网故障诊断算法的实现3 9 4 1 故障诊断算法实现流程3 9 4 2p e t r i 网故障诊断方法的程序设计4 0 4 2 1 程序总体功能4 0 4 2 2 数据库设计一4 1 4 2 3 数据结构设计。4 4 4 3p e t r i 网故障诊断模型的算例分析4 5 4 3 1 典型接线及保护配置一4 6 4 3 2 简单故障诊断4 9 4 3 3 保护、断路器存在拒动时的故障诊断：一5 l 4 3 4 保护、断路器存在误动、拒动时的故障诊断5 3 4 4 程序仿真5 4 4 5 小结5 5 第五章结论5 7 参考文献一5 9 至i 谢6 3 攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况6 4 山东大学硕士学位论文 c o n t e n t c h i n e s ea b s t r a c t 。i a b s t r a c t i i c h a p t e r1 p r e f a c e 1 1 1r e s e a r c hm e a n i n ga n db a s i cc o n c e p t so fp o w e rs y s t e mf a u l td i a g n o s i s 1 1 2c l a s s i f i c a t i o na n dp r e s e n ts i t u a t i o no ff a u l td i a g n o s i sm e t h o d 2 1 3t h ep r e s e n tp r o b l e m si np o w e rs y s t e mf a u l td i a g n o s i s 8 1 4m a i nr e s e a r c hc o m e m so f t h ed i s s e r t a t i o n 9 c h a p t e r2 p o w e rs y s t e mf a u l td i a g n o s i ss y s t e m 11 2 1t h es t r u c t u r ea n df u n c t i o no fp o w e rs y s t e mf a u l td i a g n o s i ss y s t e m 。11 2 1 1t h es t r u c t u r eo fp o w e rs y s t e mf a u l td i a g n o s i ss y s t e m 11 2 1 2t h ef u n c t i o nm o d u l eo fp o w e rs y s t e mf a u l td i a g n o s i ss y s t e m 12 2 2i n f o r m a t i o n s o u r c ea n a l y s i so fp o w e rs y s t e mf a u l td i a g n o s i s 1 3 2 2 1s t a t i ci n f o r m a t i o n 1 4 2 2 2d y n a m i ci n f o r m a t i o n 1 4 2 3s u m m a r y 1 6 c h a p t e r3 m o d e lo fp o w e rs y s t e mf a u l td i a g n o s i sb a s e do np e t r in e tt h e o r y 17 3 1b r i e f i n gt op e t r in e tt h e o r y 17 3 1 1p e t r in e t sd e f i n a t i o na n dg r a p h i c a ld e n o t a t i o n 17 3 1 2p e t r in e t sa l g e b r a i ca n a l y s i s 1 9 3 2d e t e r m i n a t i o nt op o s s i b l ef a u l tc o m p o n e m ss e t 2 1 3 3b u i l d i n go ff a u l tc o m p o n e n t sc o n n e c t i o nd i a g r a m 2 2 3 4p e t r in e tm o d e lb a s e do nr e l a yp r o t e c t i o ns p a c e t i m es e t t i n gv a l u e s 2 5 3 4 1f r a m e w o r ko f f a u l td i a g n o s i sm o d e l 2 5 3 4 2f a u l td i a g n o s i sm o d e lo f t r a n s m i s s i o nl i n e 2 6 3 4 3f a u l td i a g n o s i sm o d e lo fb u s 2 9 3 4 4f a u l td i a g n o s i sm o d e lo f t r a n s f o r m e r 3 2 3 5r e a s o n i n go fp e t r in e tm o d e l 3 4 3 5 1i m p l e m e n t a t i o no ff a u l td i a g n o s i sf o rc o m p o n e m s 3 4 3 5 2r e a s o n i n go fo u t g o i n gl i n ep e t r in e tm o d e lu s i n gm a t r i xm e t h o d 3 4 i i i 山东大学硕士学位论文 3 6a n a l y s i so f d i a g n o s i sr e s u l t 3 5 3 6 1e v a l u a t i o no f p r o t e c t i o n 3 5 3 6 2c o m p a r i s o no f c r e d i b i l i t y 3 5 3 7s u m m a r y 。3 8 c h a p t e r4 r e a l i z a t i o no fp r a c t i c a la l g o r i t h mf o rp o w e rs y s t e mf a u l t d i a g n o s i sb a s e do np e t r in e tt h e o r y 3 9 4 1r e a l i z a t i o nf l o wo ff a u l td i a g n o s i sa l g o r i t h m 3 9 4 2p r o g r a m m i n go ff a u l td i a g n o s i sa l g o r i t h m 4 0 4 2 1o v e r a l lf u n c t i o n 4 0 4 2 2d a t a b a s ed e s i g n 4 1 4 2 3d a t a s t r u c t u r ed e s i g n 4 4 4 3e x a m p l ea n a l y s i so fp e t r in e td i a g n o s i sm o d e l 4 5 4 3 1t y p i c a lp o w e rg r i da n di t sp r o t e c t i o nc o n f i g u r a t i o n 4 6 4 3 2s i m p l ef a u l td i a g n o s i s 4 9 4 3 3f a u l td i a g n o s i sa c c o m p a n i e dw i t hp r o t e c t i o na n db r e a k e rf a i l u r e 51 4 3 4f a u l td i a g n o s i sa c c o m p a n i e dw i t hp r o t e c t i o na n db r e a k e rf a l s e t r i p p i n g 5 3 4 4p r o g r a ms i m u l a t i o n 5 4 4 5s u m m a r y 5 5 c h a p t e r5 c o n c l u s i o n 5 7 r e f e r e n c e s 5 9 a c k n o w l e d g m e n t s 6 3 p u b l i c a t i o n s 6 4 i v i | ， i 山东大学硕士学位论文 摘要 随着现代电力系统规模的逐步扩大，对输电线路安全运行和供电可靠性的要 求越来越高，而电力系统特别是输电网络的故障却不可避免。电力系统故障诊断 问题的研究已成为完善电网运行的一项重要课题。 由于现代电力系统运行方式日趋复杂，保护配置灵活多变，基于基本p e t f i 网原理的故障诊断研究受到限制。针对传统p e t r i 网故障诊断理论的局限性，本 文介绍了一种基于继电保护时空二维定值的实用p e t r i 网诊断模型，能够更加准 确的模拟继电保护配合关系。可疑故障元件库和故障元件连接图的应用使得该模 型能够快速适应电力系统运行方式的变化。搭建了实用电网故障诊断系统的框 架，结合实际系统对基于p e t f i 网理论的故障诊断算法进行了实用化研究。首先 对实际电网进行保护配置，将数据录入a c c e s s 数据库。然后对几类典型故障进 行算例分析。最后将算法编程实现，并在p e t r i 网故障诊断仿真系统下进行了算 法和程序的验证。仿真结果表明本文提出的诊断方法对电网简单故障及存在保护 l 和断路器不j 下确动作情况下的严重故障均能快速准确定位故障元件，并能对诊断 结果进行可信度比较，适用于电网的在线故障诊断。 本文根据故障诊断问题的特点，以实用化为目标，把善于描述离散事件动态 系统的p e t r i 网技术应用于故障诊断领域，具有一定的理论和实用价值。 关键词：故障诊断；p e t r i 网；时空二维定值；故障元件连接图 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n ta n de x p a n s i o no fm o d e mp o w e rs y s t e m ，t h ed e m a n d i n g o nt h et r a n s m i s s i o nl i n e ss a f e o p e r a t i o na n dt h er e l i a b i l i t yo fp o w e rs u p p l yi s i n c r e a s i n g l yh i g h h o w e v e r , f o r s o m er e a s o n s ，t h e p o w e rs y s t e me s p e c i a l l y t r a n s m i s s i o nn e t w o r km a y b ei n t e r r u p t e di n e v i t a b l e t oi m p r o v ep o w e rg r i do p e r a t i o n ， t h er e s e a r c ho nf a u l td i a g n o s i so f p o w e rs y s t e mh a sb e e no n ei m p o r t a n tt a s k f a u l td i a g n o s i sb a s e do nt r a d i t i o n a lp e t r in e ti sr e s t r i c t e dd u et ot h ei n c r e a s i n g l y c o m p l e xo p e r a t i o nm o d e sa n df l e x i b l ep r o t e c t i o nc o n f i g u r a t i o n i nv i e wo ft h el i m i t s o ft r a d i t i o n a lp e t r in e tt h e o r yi nf a u l td i a g n o s i s ，ap r a c t i c a lp e t r in e tm o d e lb a s e do n r e l a yp r o t e c t i o ns p a c e - t i m es e t t i n g v a l u e si s p r o p o s e d ，w h i c hc a ns i m u l a t e t h e c o o r d i n a t i o na m o n gd i f f e r e n tp r o t e c t i v er e l a y sm o r ea c c u r a t e l y i na p p l i c a t i o no f p o s s i b l ef a u l tc o m p o n e n t ss e ta n df a u l tc o m p o n e n t sc o n n e c t i o nd i a g r a m ，t h em o d e l c a nq u i c k l ya d a p tt ov a r i a t i o n so fp o w e rs y s t e mo p e r a t i n gm o d e s i nt h i st h e s i s ， a p p l i e df r a m e w o r ko fp o w e rs y s t e mf a u l td i a g n o s i si se s t a b l i s h e da n df a u l td i a g n o s i s a l g o r i t h mb a s e do np e t r in e ti ss n m i e dc 。m b i i l i n g 谢t i la c t u a ls y s t e m f i s t , t h er e l a y c o n f i g u r a t i o no fa c t u a lp o w e rg r i d i sa r r a n g e da n dr e c o r d e di nt h ed a t a b a s e t h e n s e v e r a lt y p i c a lf a u l t sa r ea n a l y z e d f i n a l l y , t h ea l g o r i t h mi sp r o g r a m m e da n dv a l i d a t e d i nt h ep e t r in e ts i m u l a t i o ne n v i r o n m e n t t h er e s u l t si l l u s t r a t et h a ti nt h ec a s eo fs i m p l e f a u l t so rf a u l t sw i t hi n c o r r e c to p e r a t i o no fr e l a ya n dc i r c u i tb r e a k e r , t h ep r o p o s e d m e t h o dc a nq u i c k l ya n dp r e c i s e l yl o c a t ef a u l tc o m p o n e n t sa n da n a l y s i sr e s u l t s a c c o r d i n gt oc r e d i b i l i t y t h i sm e t h o dc a nb ea p p l i e dt o t h e g r i df o ro n - l i n e f a u l t d i a g n o s i s a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e ro ff a u l td i a g n o s i s ，a i m i n ga tp r a c t i c a b i l i t y , t h ep e t r i n e tt e c h n o l o g yw h i c hi sg o o da td e s c r i b i n gd i s c r e t ee v e n td y n a m i cs y s t e mi sa p p l i e d t of a u l td i a g n o s i si nt h i st h e s i s ，a n di ti si np o s s e s s i o no fa c a d e m i ca n da c t u a lu s e k e yw o r d s ：f a u l td i a g n o s i s ；p e t r i n e t ；s p a c e - t i m es e t t i n g v a l u e ；f a u l t c o m p o n e n t sc o n n e c t i o nd i a g r a m u 山东大学硕士学位论文 量量鼍| ；j；。 i i 曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼舅曼! 曼曼曼曼曼曼曼曼量曼皇曼舅舅曼曼曼舅曼曼皇曼量皇曼皇曼曼曼曼鼍 第一章绪论 1 1 电力系统故障诊断的研究意义和基本概念 随着电力系统的不断发展和电力市场运行机制的逐步实施，电力系统的安全 性和可靠性问题日益重要。然而电网规模的扩大，电网间联系的加强，局部电网 故障可能引起更大的事故波及面。同时能量管理系统( e n e r g ym a n a g e m e n ts y s t e m ， e m s ) 、数据采集监控系统( s u p e r v i s o r yc o n t r o la n dd a t aa c q u i s i t i o n ，s c a d a ) 以及 各种自动装置在电网中得到广泛应用，在电网发生故障后将产生大量报警信息， 尤其是电网发生复杂故障或自动装置动作不正常时，调度中心收到的保护和断路 器的报警信息的正确性和未收到的报警信息实际已出现的可能性都是需要考虑 的因素【1 1 。在这种情况下，调度人员面对大量未加处理的报警信息，要抓住报警 实质，迅速正确的判断故障是非常困难的。由于电力系统故障本身的不可避免性， 留 为了能在系统故障以后迅速的判定故障元件、故障类型以及评价保护、断路器的 动作行为，并据此进行快速故障恢复，需要有高效实用的故障诊断系统为调度员 一 决策提供辅助判据。 所谓故障，广义的讲，可以理解为任何系统的异常现象，使系统表现出所不 期望的特性。诊断即对异常状态检测、异常状态原因的识别以及包括对异常状态 警 预测在内的总称。电力系统故障诊断主要是对各级各类保护装置产生的报警信 息、断路器的状态变化信息以及电压电流等电气量测量的特征进行分析，根据保 护动作的逻辑和运行人员的经验来推断可能的故障位置及故障类型。故障诊断的 基本内容一般包含以下几个方面： 1 故障检测：通过各种检测手段测定运行设备的各项数据，用作判断故障的依 据。 2 故障分析：分析故障信息，寻找故障原因，确定故障的性质和程度。 3 故障评价：根据故障的位置、性质、程度，对整个系统的影响做出判断，确 定故障的等级。 山东大学硕士学位论文 1 2 故障诊断方法的分类及研究现状 从本质上讲，故障诊断技术是一个模式分类与识别问题，即把系统的运行状 态分为正常和异常两类，而异常的信号样本究竟属于哪个故障，这又是一个模式 识别问题。近几十年来，故障诊断技术得到了深入广泛的研究，提出了众多可行 的方法，概括起来可分为三大类【2 j ： 1 基于解析模型的方法，指在明了诊断对象数学模型的基础上，按一定的数 学方法对被测信息进行处理判断，它可分为状态估计法、等价空间法和参数估计 法等。基于解析模型的故障诊断方法是最早发展起来的，其主要思想是通过构造 观测器估计出系统输出，然后将它与输出的测量值作比较，从中获得故障信息。 由于建模的困难与模型本身的误差以及各种不可预见的因素( 如系统发生故障时 模型参数和模型结构的变化) ，大大地影响了其诊断的准确性。 2 基于信号处理的方法，利用信号模型，如相关函数、频谱、小波变换等， 直接分析可测信号，提取诸如方差、幅值、频率等特征值，从而检测出故障。这 种方法由于不需要建立对象的解析数学模型，实现简单，在工程上具有广泛的应 用。如故障时系统结构和参数变化，导致系统潮流的变化，进而根据潮流计算的 变化判断出故障。但这种方法只有当故障发展到相当程度并影响到外部特征时才 有效，而且只能对故障范围做出粗略的判断，大多数情况下不能直接定位故障。 3 基于人工智能技术的诊断方法，主要包括专家系统故障诊断方法、神经网 络故障诊断方法、模糊故障诊断方法等等。这类方法的主要优点是不依赖于具体 的数学模型，而且克服了基于信号处理故障诊断方法的缺点，引入了诊断对象的 许多信息，具有较为丰富的、灵活的知识表达和问题求解能力，它可以充分发挥 人类专家在诊断中根据感觉、知识、经验所进行的推理判断的能力，并可适合于 各种场合的故障判别，在故障诊断领域得到了广泛的应用。 基于人工智能方法的故障诊断由于其本身具有的优点，目前已成为故障诊断 的主要研究领域，目前研究成果较多的有专家系统、人工神经网络、p e t r i 网理论 等。下面对这几种方法的研究现状进行评述，分析它们在电网故障诊断中应用的 特点以及存在的主要问题。 2 山东大学硕士学位论文 1 2 1 专家系统( e x p e r ts y s t e m ) 专家系统1 3 】是人工智能领域中发展最早、也最成熟的分支，它利用计算机技 术将相关专业领域的理论知识和专家的经验知识融合在起，通过数据库、知识 库、推理机、人机接口、解释程序和知识获取程序的有机连接，达到具备解决专 业领域问题的能力。 根据故障诊断的知识表示和所用推理策略的不同，专家系统大致可以分为两 类：( 1 ) 基于产生式规则的系统t 4 1 t 5 1 。这一类专家系统把保护和断路器的动作逻辑 以及运行人员的诊断经验用规则表示出来，形成故障诊断专家系统的知识库，采 用数据驱动的正向推理即将所获得的报警信息和知识库中的规则进行匹配，进而 获得故障诊断的结论。现阶段大多数的故障诊断属于这一类。( 2 ) 正、反向推理 的系纠6 1 。通过对可疑的故障设备集进行正向和反向逻辑推理，有效的减少了可 疑故障范围，以动作的继电保护装置和假设故障的符合程度计算出可信度。 专家系统的优点：电网中保护的动作逻辑以及保护与断路器之间的关系易于 用直观的、模块化的规则表示出来；容易增加、删除或修改一些规则，以确保诊 断系统的实时性和有效性。但是相应也存在缺陷：建设和维护完备的系统知识库 难度较大，电网系统规模较大时诊断速度慢，且对于错误的故障信息处理能力差。 这些缺陷限制了专家系统在大规模电网在线故障诊断的应用和发展。一 1 2 2 人工神经网络( a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k ) 人工神经网络( a n n ) 是模拟人类神经系统传输、处理信息过程的一种人工智 能技术，它从领域专家所提供大量和充分的故障实例中，形成用于故障诊断的人 工神经网络模型的训练样本集，通过一定的训练使诊断人工神经网络获得对电网 故障的诊断功能，并具有一定的联想和泛化能力。 目前电力系统故障诊断的有基于b p ( 误差反向传播) 模型的前向神经网络和 基于r b f ( 径向基函数) 的神经网络。文献 7 就提出了典型的基于b p 模型的前向 神经网络模型，具体方法以电网继电保护信息作为a n n 输入，以可能的元件发 生故障作为输出，选择合适的样本集训练a n n ；基于径向基函数的神经网络具 有函数逼近的能力，且学习能力快。文献【8 】就提出用新型径向基函数的神经网 3 山东大学硕士学位论文 络解决故障诊断的方法，其仿真结果表明，此方法进行故障诊断的能力优于传统 的b p 模型。 a n n 方法避免了专家系统大型知识库建立、维护、管理的难题。但是如何 保证其样本集的完全性，提高训练速度和收敛速度是a n n 方法亟需解决的问题， 目前此方法只适应于中小型电网故障诊断。 1 2 3 优化技术( o p t i m i z a t i o nm e t h o d s ) 基于优化技术的诊断方法是一种基于数学函数的求解方法，其基本思想是根 据电网故障的特点设定假想事故集的目标函数，用各种优化算法对事故集进行更 新，直到搜索到适应度最大的假想事故集，即最终的故障诊断结论。其实现方法 是将电网故障诊断描述成0 1 整数规划问题，构造出解析数学模型，利用优化算 法推导最优解。 文献 9 】取故障元件数与误动的保护和断路器之和最小为目标函数，描述保 护和断路器的动作原理信息，对目标函数进行简化，得到了二次型的目标函数， 即转化为0 1 整数规划问题。文献【1 0 】提出了发生故障时的报警信息对不可观测 的保护状态进行识别的新概念，并构造出故障诊断和不可观测保护状态集成的 0 1 整数规划模型。 基于优化技术的诊断方法不需要引入启发性知识，适合所需信息比较完整的 电力系统故障诊断，且诊断速度快，可求得全局最优解以及多个可能的解。但它 的难点在于：如何根据元件、保护动作、断路器跳闸之问的逻辑关系，建立合理 的电网故障诊断数学函数，算法的收敛速度也是一个需要改善的问题。 1 2 4 模糊集理论( f u z z ys e tt h e o r y ) 模糊集理论是在模糊集合理论的基础上发展起来的，它采用模糊隶属度的概 念来描述不精确、不确定的对象，并采用近似推理规则，使专家知识得以有效表 达，且具有很强的容错能力，因此模糊集理论比较适合用来处理电网故障诊断中 继电保护动作的不确定性和故障信息的不完备性问题。 文献【1 1 】中认为诊断所依据的信息准确，只是用模糊隶属度来描述故障与对 4 山东大学硕士学位论文 应的动作保护装置之间、保护和断路器之间存在的不确定的关联关系，表示出元 件发生故障可能性度量。文献 1 2 贝j j 认为诊断依据的报警信息的可信度不都为1 ， 根据系统网络拓扑和故障所发生的动作保护、断路器状态赋予报警信息的可信 度，再由专家系统或其他方法给出故障诊断的模糊输出。模糊集理论能够处理不 确定的信息，需要与专家系统等其他方法结合使用。但如何建立更加准确的模糊 隶属度函数仍需进行深入研究。 1 2 5 数据挖掘技术( d a t am i n i n g ) 和粗糙集理论( r o u g hs e tt h e o r y ) 数据挖掘技术从大量数据中发现潜在规律，提取有用信息，以解决数据量大 而知识贫乏的问题。数据挖掘方法属于客观计算，其知识提取基于已有数据，因 此避免了主观经验的影响。粗糙集理论是当前数据挖掘的主要方法之一，它是一 种研究不完整、不确定和不精确信息的表达、学习和归纳的数学工具。粗糙集理 论建立在分类机制的基础之上，将分类理解为等价关系，用这些等价关系对特定 空间进行划分，提取蕴涵的知识。知识约简是粗糙集理论的核心内容之一，即在 保持知识库分类能力不变的条件下，删除知识库中不重要和不相关的知识。 文献【1 3 】在电网故障诊断方面提出基于粗糙集理论的数据挖掘模型，其中用 遗传算法的全局寻优能力来求得粗糙集最佳属性约简。文献 1 4 1 1 1 5 1 d f l 用粗糙集 理论来处理因保护装置和断路器误动、信号传输误码而造成的错误和不完整的信 号，建立决策表，然后实现决策表的自动约简搜索，删除多余属性后取出诊断规 则，从而揭示信息冗余性。 基于数据挖掘技术和粗糙集理论的诊断方法对于不完备和冗余信息的处理 能力强，容错性好，从海量故障样本中学习的能力强。 1 2 6 多代理系统( m u l t i - a g e n ts y s t e m ) 多代理系统( m a s ) 被看作是分布式人工智能的平台，是计算机技术、网络技 术和分布式人工智能相结合的产物，当一个问题在逻辑上能够分解成多个子问题 求解实体时，每个子问题实体仅仅拥有求解所需要的部分数据、信息和资源，不 同的子问题求解实体需要互相交互才能解决最终的问题。m a s 由多个a g e n t 所 山东大学硕士学位论文 构成，它一般具有个体行为独立自制、个体信息不完全、能力有限、无全局控制、 数据分散化和计算异步等特点。a g e n t 是一种能作用于自身和环境并能对环境做 出反应的抽象实体，在协同计算环境中持续发挥作用且具有自主性、交互性、反 应性和主动性的计算实体。 多代理系统的这一特点为电网故障诊断提供了一种自然的建模方式。文献 【1 6 】中提出了利用数据采集和监控系统( s c a d a ) 和数字故障记录信息的基于多 代理技术的电网故障诊断体系结构，该体系结构包含多个a g e n t ，每个a g e n t 相 互作用、通信、交换、合作，应用基于知识和基于模型推理的方法形成多a g e n t 诊断系统，得到局部最优解。 多代理系统( m a s ) 是当前电网故障诊断的很有前途的发展方向，它利用并行 分布式处理技术提高电网故障诊断的实时性，并且可以综合各种不同的方法，从 而使这些方法的优缺点形成互补，提高诊断的正确率和系统的容错性。对于规模 较大的电网，可以对电网进行分区后进行分布式故障诊断。m a s 属于软件系统， 其故障诊断的方法要依靠其它方法来解决。如何将其它方法与多a g e n t 系统结合 使用是当前研究的关键。同时，多a g e n t 系统运用在不同的环境中对每个a g e n t 的建模方式、各个a g e n t 之间的协调协作也需进行深入研究。 1 2 7 贝叶斯网络( b a y e s i a nn e t w o r k ) 贝叶斯网络是基于图论和严格概率理论的一种不确定性知识表达和推理模 型，它将因果和先验概率信息有机结合，使用概率理论来处理不同知识成分间因 果关系产生的不确定性，再运用贝叶斯理论计算后验概率，可计算在当前故障征 兆下的各元件的故障概率，实现故障诊断。贝叶斯网络由节点和有向弧组成，网 络中的定性信息可通过贝叶斯网的拓扑结构表达，定量信息则通过节点的条件概 率密度表达。 文献【1 7 】根据元件故障、保护动作和断路器跳闸之间的内在逻辑关系，建立 了针对线路、母线、变压器各自故障诊断模型，并采用“概率与”和“概率或 表示计算节点之间的关联关系，建立的贝叶斯网络处理故障诊断中的不确定因 素，模型概念明确，推导速度快。文献【l8 】中首先对故障信息进行时序一致性和 6 f 7 山东大学硕士学位论文 曼曼量曼曼曼皇曼葛曼舅曼曼皇曼皇曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼笪曼曼蔓曼曼皇曼曼曼曼! ! 曼曼曼舅量曼曼曼量曼鼍1 1 皇曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼! ! 曼 完备化的预处理，然后建立蕴涵信息时序属性的改进型故障诊断b n 模型。可以 看出贝叶斯网络方法具有以下优点：诊断模型清晰直观，易于发现数据间的因果 关系：适合存在不确定和不完备信息时的诊断决策，能处理较大规模电网故障信 息的复杂性和不确定性；有效地提高了诊断精度和速度。但是基于贝叶斯网络的 电网故障诊断研究刚刚起步，还存在很多不足，如知识更新能力，自动建模能力 等都有待提高。 1 2 8p e t r i 网理论( p e t r in e tt h e o r y ) p e t r i 网是德国科学家c a r la d a mp e t r i 博士于1 9 6 0 1 9 6 5 年提出的一种通用的 数学模型，可用图形表示，并用矩阵运算进行严格的数学描述。p e t r i 网既可用 位置节点( p l a c e ) 和变迁( t r a n s i t i o n ) 对系统进行静态的结构分析，又可以通过节点 上的托肯( t o k e n ) 进行动态的行为描述，可用于描述电网故障及切除的离散事件 动态行为。 文献 1 9 】以输电网的设备为单位，首先研究故障切除过程的p e t r i 网模型，进 而对故障诊断的p e t r i 网络模型求解。文献【2 0 】在此基础上加入后备保护模型，完 善了故障诊断机制，发展了p e t r i 网的诊断模型。文献【2 1 】从基于模型的电力系统 故障诊断出发，结合变电站故障诊断的具体特点，从理论上建立了以母线为对象 的变电站故障诊断的p e t r i 网络模型。通过对实际变电站的故障仿真实验，证明 了所建模型的可行性，具有p e t r i 网模型快速、准确的特点。文献 2 2 】用p e t r i 网 模拟故障正向发生过程，并提出线路和母线的反向故障诊断模型，该模型适合处 理多重故障尤其是存在保护和断路器不正确动作的复杂故障情况。此外国内外大 量文献都介绍了各自应用高级p e t r i 网进行电网故障诊断建模的方法 2 3 _ 2 8 1 ，其中 涉及到了模糊p e t r i 网、编码p e t r i 网、概率信息p e t r i 网等概念。但是现阶段利 用p e t r i 网进行故障诊断还存在很多的不足，比如在电网结构比较复杂，接线和 元件众多的情况下，对整个电网建立p e t r i 网模型会发生组合爆炸，在故障诊断 前需考虑如何过滤无效信息，减少诊断所依据的信息量。多数文献中所涉及的基 于p e t r i 网的故障诊断都仅仅是理论探索，没有和实际的信息录入系统相结合。 文献【2 9 】结合实际的s c a d a 系统提出相应的p e t r i 网故障诊断建模方法，提高了 p e t r i 网故障诊断方法的实用性。 山东大学硕士学位论文 p e t r i 网作为一种简洁、高效的形式化语言，在故障诊断领域有着巨大的潜 力。但另一方面，在对大规模或复杂网络进行p e t r i 网建模时，可能出现状态组 合爆炸的情况，为此还需要对p e t r i 网进行化简和分解的归纳分析技术，或考虑 采用高级p e t r i 网。 1 2 9 信息理论法( i n f o r m a t i o nt h e o r y ) 信息理论由s h a n n o n 于1 9 4 8 年首先提出，它从概率论出发，建立了信息熵、 互信息等概念，比较科学的解决了概率信息的测度问题。目前，信息的统计定义 已扩展到能够对非统计意义的信息予以度量。引入信息科学的原理，可以把电力 系统发生故障并引起保护动作、开关跳闸的过程描述为故障信息运动的过程。利 用信息运动的不确定性，基于信息理论来进行电网在线故障