电力系统故障诊断分析范文

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《电气自动化杂志》2014年第三期

1基于因果链的故障诊断方法

1．1事件集概念输入故障诊断系统的保护动作信息和断路器变位信息可以抽象为具有时间、状态和定位属性的三维向量，此三维向量构造的集合定义为事件集。事件集具有Zi={Ai，A''''i}的形式，其中Ai为由保护动作向量构成的主观向量集合;A''''i为由断路器变位向量构成的客观向量集合，A''''i由Ai决定，具有一定的构成规范［10］23。根据保护属性和集合特点，综合考虑多种故障情况，可以将事件集分为五类，即主要保护动作事件集、失灵保护动作事件集、重合闸动作事件集、单一保护动作事件集和单一断路器动作事件集。

1．2因果链故障诊断方法因果链由位于链首的故障原因集结点Ze和事件集结点Z据保护动作逻辑关系构成。根据故障原因的不同，因果链又可以分为一次设备故障因果链、保护误动因果链和断路器误动或调度操作因果链三种。系统发生故障后，先以进入系统的大量故障信息创建事件向量，优化信息处理。接下来以先主观后客观的原则构造不同类型的事件集结点，再构造故障诊断因果链。

2考虑遥信量遗漏的诊断方法

故障诊断系统的输入向量包括保护动作向量I和断路器变位向量J。由于故障前后电路拓扑结构清晰，停电元件明确，SCADA系统的自主状态估计功能使得J向量的准确性得到保证。然而考虑到全局保护信息可能出现获取不完整的情况，保护动作向量I的准确度不能达到百分之百。为了完善故障诊断在存在保护信息丢失时的算法，本文依据断路器变位向量J的可靠性，反向以客观向量集合A''''i={J}设计主观向量集合Ai，形成虚拟的事件集Zi={Ai，A''''i}，并进行因果链分析，诊断故障。

2．1虚拟事件集的构造理论上，非误动的断路器分闸与合闸需要有相应的保护来启动，分闸可能由主要保护或失灵保护启动，合闸则由重合闸启动。考虑存在保护信息遗漏的情况，将要对断路器变位事件的不完全启动信息进行完善，以此构造虚拟保护动作事件，再对虚拟事件的合理性进行判断。定义1虚拟事件集具有形如Zi={AA''''}的结构，其中A''''由事实断路器变位向J量构成，A为依据实施向量J设计出的虚拟主观向量集合。构造A的方法如下:当变位向量J表示分闸时，(1)根据虚拟事件集的定义构造虚拟的主要保护动作事件集Zmk={AmkA''''mk}结点如下:其中k为J向量的变位断路器所连接的一次设备个数。令Ik表示为相应一次设备J断路器端的主要保护装置即可。Ik的保护属性为主要保护，并根据断路器变位向量J的时间信息jk1设置保护动作时间信息ik1如下:其中k为与J向量的变位断路器所连接的所有断路器个数。Ik的保护属性为失灵保护，并根据断路器变位向量J的时间信息jk1设置失灵保护动作时间k1如下其中k为J向量的变位断路器所连接的线路个数。Ik的保护属性为失灵保护，并根据断路器变位向量J的时间信息jk1设置重合闸动作时间ik1如下:

2．2虚拟事件集诊断结果分析将虚拟事件集结点Z''''和事实事件集结点Z同等对待，先以原有算法构造因果链，再根据虚拟结点在因果链中的位置，综合分析虚拟事件集结点的有效性如下，包括两种主要情况:(1)如图1所示，虚拟事件集结点Z''''2处于完整的一次设备故障因果链中。因果链包含故障原因集结点Ze和其他保护动作的事件集结点。虚拟事件集结点Z''''2从定位和时间以及逻辑关系上都符合继电保护原理，认为假设合理:承认Z''''2={{I2}{J}}中虚拟事件向量I2表示的保护装置出现了通讯遗漏情况。为了方便解释故障，在因果链中添加扩大的遥信量遗漏故障原因集结点，如图2所。(2)如图3所示，如果虚拟事件集结点Z''''1={{I1}{J}}处于非一次设备故障因果链的链首(找不到相关停电一次设备)。由于主观向量集合{I1}≠，所以此因果链不能进行断路器误动判断，只能认为虚拟的保护动作事件I1是误动作，构造存在矛盾，虚拟事件集不合理。对不合理虚拟事件集的处理需要分两种情况:如果断路器变位向量J已属于其它集合，即对于所有已经构造成链的事件集结点。

3算例分析

本文以图5所示的两个变电站和一个开关站共同建立的局部电网为例，验证遥信量遗漏情况下因果链方法的有效性。初始运行状态为所有断路器闭合。输入的保护和断路器动作向量如表1所示，i2=0表示主要保护，i2=1表示失灵保护。j2为断路器状态:j2=0表示分闸。考虑遥信遗漏的情况，需要将启动断路器变位的所有保护事件构造完全，以虚拟事件集来判断故障原因。对于已知断路器变位向量，J1，J2已有主保护启动事件，J5，J6，J8已有失灵保护启动事件，而J3，J4，J7仍为独立向量。将启动事件不全的断路器变位向量构造的虚拟事件集如表3所示。电网停电设备包括线路L1和1号主变，并且存在对应的因果链。所以，前两条因果链为确定的一次设备故障因果链，需要添加故障原因集结点，其余因果链为不合理构造。依据章节2．2中第二种情况，对不合理的虚拟事件集因果链进行修改。其中，断路器变位向量J1，J2，J3，J4，J5，J6，J8已在第一条因果链中出现，删除由其构造的虚拟事件集;J7没有出现在现有的因果链中，将J7构造为单一断路器动作事件集结点Zbs={{J7}}并添加断路器误动或调度操作原因集。最终因果链如图7所示。整理原因集结点并添加扩大的遥信量遗漏和断路器拒动原因集结点如表4所示，完善的因果链如图8所示。最终可以根据事件集所包含事件向量的具体属性，将图8中事件集结点所代表的信息翻译成文字，完成具有解释信息的故障诊断和重演过程。

4结束语

针对以往的故障诊断仅考虑断路器和保护的正常动作信息、拒动误动信息，本文首次提出在故障诊断中考虑遥信量遗漏来改进算法。在添加虚拟事件集的构想后，合理设置判别规范，有效区别保护拒动、断路器误动和信息丢失。算例分析准确判断了故障的可能情况，并以链的结构直观展示保护和断路器动作行为，证明本文所提方法具有较强的适用性和可解释性，进一步避免误诊断的可能性。

作者：张楠杨镜非周毅单位：上海交通大学电子信息与电气工程学院电气工程系