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)的保護動作信息和斷路器變

位信息可以抽象為具有時間、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為由保護動作向量構(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?zhǔn)椎墓收显蚣Y(jié)點

Ze和事件集結(jié)點Z據(jù)保護動作邏輯關(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、保護誤動因果鏈和斷路器誤

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

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

構(gòu)造不同類型的事件集結(jié)點，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(jié)構(gòu)清晰，停電元件明確，SCADA系統(tǒng)

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

保護信息可能出現(xiàn)獲取不完整的情況，保護動作向量T的準(zhǔn)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(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)計主觀向量集合Ai,形成虛擬的事件集Zi二{Ai‘并進行

因果鏈分析，診斷故障。

2.1虛擬事件集的構(gòu)造理論上，非誤動的斷路器分閘與合閘需

要有相應(yīng)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(gòu)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={A/V'''}

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

量J設(shè)計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，（1）根據(jù)虛擬事件集的定義構(gòu)造虛擬的主要保護動作事

件集Zmk={AmkA，'''件}結(jié)點如下: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

護裝置即可。Tk的保護屬性為主要保護，并根據(jù)斷路器變位向量J

的時間信息jkl設(shè)置保護動作時間信息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數(shù)。Ik的保護屬性為失靈保護，

并根據(jù)斷路器變位向量J的時間信息jkl設(shè)置失靈保護動作時間kl

如下其中k為J向量的變位斷路器所連接的線路個數(shù)。Ik的保護屬

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

動作時間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Z''''和事實事

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

因果鏈中的位置，綜合分析虛擬事件集結(jié)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(jié)點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Ze和其他保護動作

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

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

擬事件向量T2表示的保護裝置出現(xiàn)了通訊遺漏情況。為了方便解釋

故障，在因果鏈中添加擴大的遙信量遺漏故障原因集結(jié)點，如圖2所。

⑵如圖3所示，如果虛擬事件集結(jié)點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行斷路器誤動判斷，只能認為虛擬

的保護動作事件H是誤動作，構(gòu)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

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

3算例分析

本文以圖5所示的兩個變電站和一個開關(guān)站共同建立的局部電

網(wǎng)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(tài)

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=l表示失靈保護。j2為斷路器狀態(tài):j2=0表示分

閘?？紤]遙信遺漏的情況，需要將啟動斷路器變位的所有保護事件構(gòu)

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,

JI,J2已有主保護啟動事件，J5,J6,J8己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(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號主變，

并且存在對應(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，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)造為單一斷路器動作事件集結(jié)點Zbs={{J7}}并添加

斷路器誤動或調(diào)度操作原因集。最終因果鏈如圖7所示。整理原因集

結(jié)點并添加擴大的遙信量遺漏和斷路器拒動原因集結(jié)點如表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

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