哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 a b s t r a c t r e c e n t l y , s e v e r a lf o r e i g np o w e rs y s t e mf a u l t sc a u s e da l o to fl o s s i tm a k e s t h es t u d yo fp o w e rs y s t e mf a u l td i a g n o s i sm o r eu r g e n t m o r e o v e r , a f t e rt h ef a u l t ， t h eq u i c ka n da c c u r a t ed i a g n o s i so ff a u l tc o m p o n e n ti st h ep r e c o n d i t i o no fr e p a i r a n dr e c o v e rp o w e r s ot h e d i a g n o s i so ff a u l tc o m p o n e n tb e c a m et h em o s t i m p o r t a n ti nt h ep o w e rs y s t e mf a u l td i a g n o s i s 1 1 l ek e yp r o b l e mo fp o w e rs y s t e mf a u l td i a g n o s i si st h ed i s t i n g u i s ho ff a u l t e q u i p m e n t si n f a u l ta r e aq u i c k l ya n da c c u r a t e l y b a s eo np r o t e c ta n db r e a k e r i n f o r m a t i o n ，t h i sp a p e ru s e sm i n i m a ld e v i a t i o nb e t w e e ne x p e c t e dv a l u ea n da c t u a l v a l u ea so b j e c t i v ef u n c t i o n b e c a u s et h ee x p o n e n tf o r mi sp r o m p tw i t ht h ef a c tt h a tt h e m a l f u n c t i o na r e ai n n e rw a i t i n gf o ri n c r e a s i n gb yd i a g n o s i n gc o m p o n e n tq u a n t i t y , t a r g e t f u n c t i o nc a l c u l a t i o nn u m b e ro ft i m e sp r e s e n t i n ge n h a n c e ，l e a dt oa d o p te n u m e r a t i o nw a yo r t h et r a d i t i o nb r a n c hd e m a r c a t i o nl a wc a l ln o ts a t i s f yt h en e e ds e a r c h i n gf o rt h eo p t i m u m s o l u t i o nr a p i d l y t h i sp a p e rf i n d st h es o l u t i o nw i t ht h et a r g e tc h a n g i n gb e c o m i n g0 - 1i n t e g e r p l a np r o b l e m s n o to n l yg e n e t i ca l g o r i t h m sd o e sn o tt on e e dt oc h e c kk n o w l e d g er e g u l a t i o n a n dt ot r a i nas a m p l eb o o kd i r e c t l y , b u ta l s ot h en u m b e ro ft i m e so fs e a r c hi st h ef e w e s t ， a n dt h ef a u l tc o m p o n e n tc o u l db er e c o n g n i z e d b a s eo nt h ep r o t e c t i o na c t i o np r i n c i p l e ，t h i sp a p e rs u m su pt h eg e n e r a t o r , t r a n s f o r m e r , t r a n s l i n ea n db u s b a rd e t a i l e d l y , a n dd e s i g n e sm a l f u n c t i o nd i a g n o s ei n h e r i t a n c ea l g o r i t h mc + + p r o c e d u r e p r o c e d u r ei sa c c o m p l i s h e db e c a u s ecl a n g u a g ep r o c e d u r er e w r i t e sm u c ha c c o r d i n g t 0c u r r e n ti n h e r i t a n c ea l g o r i t h m t h ec o d em u l t i p l e x i n gb e i n ga b l et on o te m b o d yb eg e a r e dt o t h en e e d so fm a r r i a g ep a r t n e rp r o g r a m m i n gw a i t sf o rc h a r a c t e r i s t i cp r o p e r t t h i sp a p e rh a s d e s i g n e dt h a tt h ei n h e r i t a n c ea l g o r i t h mk i n da n d t h ed y e i n gi n d i v i d u a lk i n dh a v er e a l i z e dt h e d a t ae n c a p s u l a t i o n ，i n h e r i ta n dm u c hs t a t es e x f o rt h ep r o b l e ms u c ha so v e r l a b o r a t ep l a c e o p e r a t i o na n dm e m o r ya s s i g n m e n tr e s o l v i n gp r o c e d u r em i d d l e ，t h ef u n c t i o nr e a l i z e st h em a i n b o d yo fab o o ko w i n gt ot h a ts t lh a sd e s i g n e di n h e r i t a n c ea l g o r i t h mm a l f u n c t i o nd i a g n o s e a l g o r i t h mp r o c e d u r ed a t as t r u c t u r ea n di n h e r i t a n c ea l g o r i t h m ，u r g et h ec + + c o d e i se s p e c i a l l y c o n c i s e ，h i g h - e f f e c ta n dr e l i a b l ea n ds oo n t h eu n i o ne l e c t r i cs y s t e mm a l f u n c t i o nd i a g n o s e ；笪鱉堡型絲壟絲篁圣一 宣青葺置i ；i 肓；罱i ；宣i ；i i i 宣i i i 昌i i i 。一一 e x 鋤p l e 柚d ，t h ev e r i f i c a t i o nh a v i n gc a r r i e do u tt h em a l f u n c t i o nd i a g n o s em o d e l 鋤d t h e a l g o r i 蛐p r o c e d u r e ，h a v ec o n f i r m e da c c u r a t ed i a g n o s e r e s u l tr e a s o n a b l e n e s s f o rs a t i s f y i n gt h en e e dt h a tt h ep o w e rs y s t e md i a g n o s e s t u d i e sa n dt h e e 虢c t i v es t o r a g ea n di n v o k i n ga b o u t t h ef a u l ti n f o r m a t i o no fp o w e rs y s t e m ，o nt h e b a s i ss t u d y i n gt h ev e c t o ra r t w o r kt e c h n o l o g y s ，t h i s p a p e rd e f i n e s c o o r d i n a t e s v s t e ma n dm a p p i n gr e l a t i o n ，r e a l i z e sp o w e re q u i p m e n t p i c t u r eb a s l cd r a w i n ga n d m a n a g e t h ep l a t f o r mc o m p o s e sw i t ht h e d r a wo fp o w e rc o m p o n e n ta 1 1 d 也e o p e r a t i o no fd a t a b a s e t h i sp a p e rr e a l i z et h ed r a wf u n c t i o no f p o w e rc o m p o r i e n t ， a c h i e v e sm 印p i n gb e t w e e np o w e rc o m p o n e n ta n dd a t a b a s er e c o r d ，a n ds a t i s 士1 e s 們艙n e e do fp o w e rs y s t e mf a u l td i a g n o s i s 。m e a n w h i l e ，t h i sp a p e rm a k e s f u r t h e r v 嘶如a b o u tt h er i g h t n e s so fc o m m o l la p p l yo ft h ep l a t f o r m o fg r a p h i ca n d d 她如a s ea n df 孤l td i a g n o s i sb a s eo ni e e ep o w e rs y s t e mw i t hf i v eg e n e r a t e ra n d f o u r t e e nn o d e s k e yw o r d s ：p o w e rs y s t e m f a u l td i a g n o s i s ；g e n e t i ca l g o r i t h m ；s t l ；g r a p i l i c a n d d a t a b a s e 哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文授權(quán)使用聲明模板 哈爾濱工程大學(xué) 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：本論文的所有工作，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，由 作者本人獨(dú)立完成的。有關(guān)觀點(diǎn)、方法、數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)的引用已在 文中指出，并與參考文獻(xiàn)相對(duì)應(yīng)。除文中已注明引用的內(nèi)容外， 本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表的作品成果。對(duì) 本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式 標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本 哈 學(xué)位論文授權(quán)使用聲明 本人完全了解學(xué)校保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的有關(guān)規(guī)定，即研究生在校 攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于哈爾濱工程大學(xué)。哈爾濱 工程大學(xué)有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件。 本人允許哈爾濱工程大學(xué)將論文的部分或全部?jī)?nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù) 庫(kù)進(jìn)行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本 學(xué)位論文，可以公布論文的全部?jī)?nèi)容。同時(shí)本人保證畢業(yè)后結(jié)合 學(xué)位論文研究課題再撰寫(xiě)的論文一律注明作者第一署名單位為哈 爾濱工程大學(xué)。涉密學(xué)位論文待解密后適用本聲明。 本論文吼授予學(xué)位后即可口在授予學(xué)位1 2 個(gè)月后 口 解密后) 由哈爾濱工程大學(xué)送交有關(guān)部門(mén)進(jìn)行保存、 作者( 簽字) 硼 導(dǎo)師( 簽字) ： 醐一7 弓趴日 哈爾濱下程大學(xué)碩十學(xué)位論文 i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i 宣i i i i i i i i i 宣盲宣宣i i i i i 第1 章緒論 1 1 研究背景及意義 近年來(lái)美國(guó)、加拿大及歐洲等國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)生的大停電事故，引起了世 界范圍的廣泛關(guān)注。盡管我國(guó)多年來(lái)還沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)類(lèi)似歐美國(guó)家發(fā)生的大規(guī) 模停電事故，但絕不能說(shuō)我們的電網(wǎng)穩(wěn)定性已經(jīng)達(dá)到了很高的水平。相反， 隨著經(jīng)濟(jì)快速長(zhǎng)，電力系統(tǒng)也向大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓和遠(yuǎn)距離輸電發(fā)展。 目前我國(guó)正在加緊進(jìn)行各大區(qū)域電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，在實(shí)現(xiàn)“西電東送、“南 北互供 合理利用資源的同時(shí)，也增大了停電事故的風(fēng)險(xiǎn)，給電力系統(tǒng)安全 運(yùn)行帶來(lái)了一些新的問(wèn)題。保證電力系統(tǒng)能在正常情況下安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì) 運(yùn)行，發(fā)生事故時(shí)能迅速判斷、處理事故，使電網(wǎng)盡快恢復(fù)正常供電，是對(duì) 國(guó)家電網(wǎng)和各大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行人員提出的新要求。顯然，調(diào)度員必須具有 很高的業(yè)務(wù)水平，極強(qiáng)的責(zé)任心，同時(shí)還應(yīng)該給調(diào)度員配備高水平的調(diào)度自 動(dòng)化分析軟件，以協(xié)助調(diào)度員對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整、控制和操作。有助于調(diào) 度人員面對(duì)復(fù)雜的實(shí)時(shí)信息，快速做出判斷決策。由于電力系統(tǒng)故障分析處 理是調(diào)度運(yùn)行的重要內(nèi)容，所以電力系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)也必然成為決策的重 要部分，負(fù)責(zé)在電力系統(tǒng)事故狀態(tài)下，快速、準(zhǔn)確的對(duì)故障進(jìn)行分析處理， 確定故障元件、故障類(lèi)型和故障位置等。 1 2 國(guó)內(nèi)外研究狀況 電力系統(tǒng)故障診斷是近年來(lái)十分活躍的研究課題之一。主要包括系統(tǒng)故 障診斷和元件故障診斷兩個(gè)方向n 】，系統(tǒng)級(jí)故障診斷是指通過(guò)分析電網(wǎng)中各 級(jí)各類(lèi)保護(hù)裝置產(chǎn)生的報(bào)警信息、斷路器的狀態(tài)變位信息以及電壓電流等電 氣量測(cè)量的特征，根據(jù)保護(hù)、斷路器動(dòng)作的邏輯和運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)推斷可 能的故障元件和故障類(lèi)型的過(guò)程。診斷重點(diǎn)在于故障元件的識(shí)別，是對(duì)電力 系統(tǒng)故障進(jìn)行分析的重要環(huán)節(jié)。元件級(jí)故障診斷則指對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)生故障 的電氣元件進(jìn)行的故障性質(zhì)的分析，主要有線路故障、變壓器故障等。本文 主要研究系統(tǒng)級(jí)故障診斷。 在進(jìn)行故障診斷時(shí)，必須依據(jù)一定的信息，按進(jìn)行診斷判斷所依據(jù)的信 哈爾濱工稃大學(xué)碩士學(xué)位論文 息源，電力系統(tǒng)故障診斷有以下幾種： ( 1 ) 利用s c a d a 系統(tǒng)故障信息系統(tǒng)提供的開(kāi)關(guān)變位信息進(jìn)行診斷1 2 1 。 ( 2 ) 利用s c a d a e m s 系統(tǒng)故障信息系統(tǒng)提供的開(kāi)關(guān)和部分( 或完全) 保護(hù)信息進(jìn)行診斷【3 】1 4 】【5 】【6 】。 ( 3 ) 利用s c a d a e m s 故障信息系統(tǒng)提供的開(kāi)關(guān)、保護(hù)信息和故障錄波 器的錄波信息進(jìn)行分層診斷同【8 1 f 9 】【1 0 1 。 其中開(kāi)關(guān)變位信息主要包括由繼電保護(hù)動(dòng)作引起的開(kāi)關(guān)跳合閘信息，以 及自動(dòng)重合閘裝置動(dòng)作引起的開(kāi)關(guān)閉合信息。保護(hù)信息事故后保護(hù)動(dòng)作信息 包括保護(hù)跳閘報(bào)告、保護(hù)軟壓板狀態(tài)報(bào)告、保護(hù)錄波報(bào)告( 部分保護(hù)有) 、 保護(hù)自檢報(bào)告等。 在進(jìn)行電力系統(tǒng)故障診斷時(shí)，除了必要的判斷信息以外，還要有適應(yīng)的 方法，所以還要進(jìn)行診斷方法的研究。 傳統(tǒng)電力系統(tǒng)故障診斷研究是在建立被診斷系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型的基 礎(chǔ)上，根據(jù)發(fā)生故障時(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)變化，導(dǎo)致系統(tǒng)潮流的變化，進(jìn)而根 據(jù)潮流計(jì)算的變化判斷出故障，多用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)方法，采用單一的集中求解， 因系統(tǒng)規(guī)模、復(fù)雜程度和不確定因素等的限制難以適應(yīng)目前電力系統(tǒng)的這樣 一個(gè)日趨復(fù)雜的分布式大系統(tǒng)的故障診斷問(wèn)題發(fā)展趨勢(shì)，系統(tǒng)故障診斷難以 達(dá)到理想的效果。因此，目前研究電力系統(tǒng)故障診斷的方法主要是采用的智 能化方法。近幾十年來(lái)，故障診斷技術(shù)得到了深入廣泛的研究，提出了眾多 可行的方法，概括起來(lái)可分為三大類(lèi)1 1 l j ： ( 1 ) 基于解析模型的方法，在了解診斷對(duì)象數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，按一定 的數(shù)學(xué)方法對(duì)被測(cè)信息進(jìn)行處理判斷，可分為狀態(tài)估計(jì)法、等價(jià)空間法和參 數(shù)估計(jì)法等。基于解析模型的故障診斷方法是最早發(fā)展起來(lái)的，其主要思想 是通過(guò)構(gòu)造觀測(cè)器估計(jì)出系統(tǒng)輸出，然后將它與輸出的測(cè)量值作比較，從中 獲得故障信息。由于建模的困難與模型本身的誤差以及各種不可預(yù)見(jiàn)的因素 ( 如系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，不僅可能引起模型參數(shù)的變化，還可能引起模型結(jié)構(gòu)的 變化，而且這種變化是不確定的) ，大大地影響了其診斷的準(zhǔn)確性。 ( 2 ) 基于信號(hào)處理的方法，利用信號(hào)模型，如相關(guān)函數(shù)、頻譜、自回歸 滑動(dòng)平均、小波變換等，直接分析可測(cè)信號(hào)，提取諸如方差、幅值、頻率等 特征值，從而檢測(cè)出故障。這種方法由于不需要建立對(duì)象的解析數(shù)學(xué)模型， 2 哈爾濱t 程大學(xué)碩十學(xué)位論文 實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，在工程上具有廣泛的應(yīng)用，但這種方法只有當(dāng)故障發(fā)展到相當(dāng)程 度并影響到外部特征時(shí)才有效，而且只能對(duì)故障范圍做出粗略的判斷，大多 數(shù)情況下不能直接定位故障。 ( 3 ) 基于知識(shí)的診斷方法。這類(lèi)方法的主要優(yōu)點(diǎn)是不依賴(lài)于具體的數(shù)學(xué) 模型，而且克服了基于信號(hào)處理故障診斷方法的缺點(diǎn)，引入了診斷對(duì)象的許 多信息，具有較為豐富的、靈活的知識(shí)表達(dá)和問(wèn)題求解能力，它可以充分發(fā) 揮人類(lèi)專(zhuān)家在診斷中根據(jù)感覺(jué)、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)所進(jìn)行的推理判斷的能力，并可 適合于各種場(chǎng)合的故障判別。 其中，基于知識(shí)的故障診斷方法由于其本身具有的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為故障診 斷領(lǐng)域中的一個(gè)主要方法，它不僅可以進(jìn)行離線的故障診斷，還可以用于在 線的故障診斷與故障處理。在電力系統(tǒng)中，這類(lèi)方法的開(kāi)發(fā)研究也是最為引 人矚目的一類(lèi)課題，國(guó)內(nèi)外也有大量的文獻(xiàn)介紹基于知識(shí)的診斷方法在電網(wǎng) 絡(luò)故障診斷中的應(yīng)用。近年來(lái)，般報(bào)警信息的處理和常見(jiàn)簡(jiǎn)單故障的診斷 問(wèn)題已經(jīng)得到較好的解決。主要的方法有：基于專(zhuān)家系統(tǒng)的方法e s ( e x p e r t s y s t e m ) 、基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法a n n ( a r t i f i c i a l n e u r a ln e t w o r k ) 、基于 模糊理論的方法f t ( f u z z yt h e o r y ) 、基于遺傳算法的方法g a ( g e n e t i c a l g o r i t h m s ) 、基于p e t r i 網(wǎng)的方法等。 專(zhuān)家系統(tǒng)( e x p e r ts y s t e m ) 是發(fā)展最早，也是比較成熟的一種人工智能 技術(shù)。一般地說(shuō)，它是一個(gè)具有大量專(zhuān)業(yè)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)，根據(jù)某個(gè) 領(lǐng)域的專(zhuān)家提供的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和判斷，模擬專(zhuān)家的決策過(guò)程，以解 決那些需要專(zhuān)家才能決策的復(fù)雜問(wèn)題。 專(zhuān)家系統(tǒng)可以進(jìn)一步劃分為：基于規(guī)則系統(tǒng)( r u l e b a s e ds y s t e m ，簡(jiǎn)稱(chēng) r b s ) 、基于模型系統(tǒng)( m o d e l b a s e ds y s t e m ，簡(jiǎn)稱(chēng)m b s ) 和基于邏輯系統(tǒng) ( l o g i c b a s e ds y s t e m ，簡(jiǎn)稱(chēng)m b s ) 等三種類(lèi)型。 電網(wǎng)故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)大多基于規(guī)則系統(tǒng)。在這類(lèi)系統(tǒng)中保護(hù)、斷路器 的動(dòng)作邏輯及運(yùn)行人員的診斷經(jīng)驗(yàn)通過(guò)規(guī)則表示出來(lái)，形成故障診斷知識(shí)庫(kù)， 進(jìn)而根據(jù)報(bào)警信息對(duì)知識(shí)庫(kù)進(jìn)行推理，獲得故障診斷的結(jié)果。有兩種基本的 推理方式：前向推理和后項(xiàng)推理。前向推理是一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)推理的方式，而 后向推理是一種目標(biāo)驅(qū)動(dòng)推理方式。對(duì)于故障征兆有限而故障原因很多的問(wèn) 題，可以采用前向推理技術(shù)，否則，后項(xiàng)推理技術(shù)更為合適。在求解某些復(fù) 3 哈爾濱t 程大學(xué)碩十學(xué)位論文 雜問(wèn)題時(shí)，可以綜合使用前向推理和后向推理技術(shù)。 基于模型的的專(zhuān)家系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)在于提供了深層知識(shí)及推理描述功能，從而 提高了專(zhuān)家系統(tǒng)的問(wèn)題求解與解釋能力。模型庫(kù)中建立線路、變壓器、母線 等一次設(shè)備和保護(hù)裝置的物理關(guān)系模型。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，專(zhuān)家系統(tǒng)將接 收到一系列來(lái)源于故障錄波器、保護(hù)裝置或者s c a d a e m s 的報(bào)警和事件信 息，專(zhuān)家系統(tǒng)將在模型庫(kù)中進(jìn)行模擬，以搜索出所獲得的報(bào)警或事件協(xié)調(diào)一 致的故障原因。 基于邏輯的專(zhuān)家系統(tǒng)是根據(jù)保護(hù)系統(tǒng)隔離故障的原理和邏輯進(jìn)行推理 的，系統(tǒng)中表達(dá)出保護(hù)和一次設(shè)備的關(guān)系、主保護(hù)和各段后備保護(hù)的配合邏 輯，以及重合閘原理等。系統(tǒng)不但表達(dá)正常工作邏輯，而且還表達(dá)保護(hù)、斷 路器在誤動(dòng)、拒動(dòng)等情況下的邏輯，以便處理這些裝置的不正確動(dòng)作。在系 統(tǒng)發(fā)生故障并接收到故障報(bào)警或者事件后，根據(jù)故障征兆做出多種故障假設(shè)， 并分別進(jìn)行分析，最終利用評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)給出每條假設(shè)成立的可信度，并把具有 最高可信度的假設(shè)作為可能的故障診斷結(jié)論提供給用戶。 人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)( a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k ，簡(jiǎn)稱(chēng)a n n ) 是模擬人類(lèi)神經(jīng) 系統(tǒng)傳輸、處理信息過(guò)程的一種人工智能技術(shù)。自1 9 4 3 年m c c u l l o c h 和p i t t s 第 一次提出模擬神經(jīng)元以來(lái)，它迅速發(fā)展成為與專(zhuān)家系統(tǒng)并列的人工智能技術(shù) 的另一個(gè)重要分支。與專(zhuān)家系統(tǒng)相比，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最大的特點(diǎn)是采用神經(jīng) 元及它們之間的有向權(quán)重連接來(lái)隱含處理問(wèn)題的知識(shí)，具有自我學(xué)習(xí)的能力 和容錯(cuò)能力比較強(qiáng)的特點(diǎn)。文獻(xiàn)【2 】介紹了一種利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)變電站 故障診斷的方法，該方法充分利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所具有的、強(qiáng)大的學(xué)習(xí)能力 及高度的容錯(cuò)性特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站故障元件的診斷。仿真結(jié)果表明，該方 法不僅能準(zhǔn)確地診斷出保護(hù)、開(kāi)關(guān)正確動(dòng)作時(shí)的故障元件，也可有效地診斷 出因保護(hù)或開(kāi)關(guān)拒動(dòng)，越級(jí)故障時(shí)的故障元件。 基于模糊理論( f u z z ys e t st h e o r y ，簡(jiǎn)稱(chēng)f s t ) 是將經(jīng)典集合理論模糊化， 并引入語(yǔ)言變量和近似推理的模糊邏輯，具有完整推理體系的智能技術(shù)。一 般模糊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與專(zhuān)家系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)類(lèi)似，由模糊知識(shí)庫(kù)、模糊推理機(jī)和人 機(jī)界面等幾部分組成。其模糊知識(shí)庫(kù)使用語(yǔ)言變量來(lái)表述專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)，更接 近人的表達(dá)習(xí)慣，能夠得到問(wèn)題的多個(gè)、可能的解決方案，并可以根據(jù)這些 方案的模糊度高低進(jìn)行優(yōu)先程序排序等。 4 哈爾濱t 程大學(xué)碩十學(xué)位論文 模糊理論在電力系統(tǒng)故障診斷的應(yīng)用中分兩類(lèi)情況：第一類(lèi)認(rèn)為診斷所 依據(jù)的信息正確，但故障與對(duì)應(yīng)的動(dòng)作保護(hù)裝置和斷路器狀態(tài)之間存在不確 定的關(guān)聯(lián)關(guān)系，用模糊隸屬度來(lái)對(duì)這種可能性進(jìn)行描述性的度量；另一類(lèi)則 是認(rèn)為診斷所依據(jù)的報(bào)警信息的可信度不為1 ，而根據(jù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c故障所 發(fā)生動(dòng)作保護(hù)、斷路器狀態(tài)賦予報(bào)警信息的可信度，再由e s 或a n n 給出故障 診斷結(jié)果的模糊輸出。 隨著電力系統(tǒng)建設(shè)的發(fā)展、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及數(shù)學(xué)和智能科學(xué) 理論的發(fā)展，不斷有新的電力系統(tǒng)故障診斷方法出現(xiàn)，但是從電力系統(tǒng)故障 診斷理論與方法研究和應(yīng)用的深度、廣度來(lái)看，這些研究仍停留在理論和模 型的探索階段，實(shí)用化方面需要進(jìn)步的探索。 1 3 論文主要工作 ( 1 ) 探討了電力系統(tǒng)故障分類(lèi)、故障征兆信息以及電力系統(tǒng)故障處理方 式。在研究電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及故障分析過(guò)程的基礎(chǔ)上，介紹了利用保 護(hù)和斷路器動(dòng)作信息識(shí)別發(fā)生故障元件的電力系統(tǒng)故障診斷模型。通過(guò)實(shí)例， 歸納總結(jié)了包括發(fā)電機(jī)故障、變壓器、母線和輸電線路等四類(lèi)電力設(shè)備的保 護(hù)動(dòng)作原理。 ( 2 ) 將電力系統(tǒng)故障診斷問(wèn)題轉(zhuǎn)化為0 1 整數(shù)規(guī)劃的求解問(wèn)題，并針對(duì) 電力系統(tǒng)故障診斷的快速性要求，介紹了利用遺傳算法快速獲取最優(yōu)解，確 定故障元件的方法。鑒于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)故障診斷軟件對(duì)算法程序的要求【冽， 文中采用面向?qū)ο蠓绞胶头盒退惴ㄔO(shè)計(jì)電力系統(tǒng)故障診斷遺傳算法診斷程 序，不但代碼量縮短到傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的三分之一，擺脫了煩瑣的內(nèi)存管理和 指針處理過(guò)程，提高了代碼的可讀性、健壯性和可擴(kuò)展性。文中通過(guò)線路系 統(tǒng)的兩個(gè)故障實(shí)例驗(yàn)證了診斷模型和算法軟件的正確性。 ( 3 ) 為了實(shí)現(xiàn)故障信息的有效存儲(chǔ)和調(diào)用，開(kāi)發(fā)了具有r i b b o n 界面風(fēng)格 的電力圖形數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，用以支持故障診斷算法程序的應(yīng)用研究。平臺(tái)實(shí)現(xiàn) 了繪制電力設(shè)備圖形及對(duì)設(shè)備圖形的拖拽、縮放、復(fù)制和粘貼等功能。電力 設(shè)備與數(shù)據(jù)庫(kù)記錄實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的綁定存儲(chǔ)。為了進(jìn)一步驗(yàn)證故障診斷應(yīng)用程序 與圖形數(shù)據(jù)庫(kù)的性能，通過(guò)i e e e 中5 機(jī)1 4 結(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的故障實(shí)例，對(duì)故障診斷 5 哈爾濱t 程大學(xué)碩十學(xué)位論文 過(guò)程進(jìn)行了驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表明了數(shù)據(jù)庫(kù)信息和算法程序配合正確，診斷結(jié) 果合理。 6 哈爾濱t 程大學(xué)碩十學(xué)位論文 第2 章電力系統(tǒng)故障信息及處理 電力系統(tǒng)故障診斷過(guò)程就是從被診斷系統(tǒng)的某些檢測(cè)量中得到故障征兆 信息，通過(guò)對(duì)這些征兆信息的分析處理，判斷故障源的過(guò)程。本章在介紹電 力系統(tǒng)的常見(jiàn)故障情況的基礎(chǔ)上，對(duì)電力系統(tǒng)故障信息類(lèi)型和特征給予了分 析，并介紹了電力系統(tǒng)發(fā)生故障后的常規(guī)分析處理過(guò)程。 2 1 常見(jiàn)的電力系統(tǒng)故障 電力系統(tǒng)故障是指設(shè)備不能按照預(yù)期的指標(biāo)工作的一種狀態(tài)，也可以說(shuō) 是設(shè)備未達(dá)到其應(yīng)該達(dá)到的功能f 1 2 l 。電力系統(tǒng)可能發(fā)生的故障類(lèi)型比較多， 其中短路故障是電力系統(tǒng)中最常見(jiàn)、危害最嚴(yán)重的故障。短路是指電力系統(tǒng) 正常運(yùn)行情況以外的一切相與相之間或相與地之間的短接。在電力系統(tǒng)正常 運(yùn)行時(shí)，除中性點(diǎn)外，相與相或相與地之間是絕緣的，如果由于某種原因使 其絕緣破壞而構(gòu)成了通路，就稱(chēng)電力系統(tǒng)發(fā)生了短路故障。產(chǎn)生短路的主要 原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞。電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，短路故障 主要是單相接地短路。 故障狀態(tài)：電氣元件發(fā)生短路、斷線時(shí)的狀態(tài)均為故障狀態(tài)。最常見(jiàn)且 最危險(xiǎn)的故障狀態(tài)是各種類(lèi)型的短路。 電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，所有元件均可能出現(xiàn)各種故障狀態(tài)和不正常運(yùn)行狀 態(tài)，這時(shí)若是處理不當(dāng)，將引起電力系統(tǒng)的事故。故障狀態(tài)主要可以劃分為 輸電線路故障，變壓器故障，母線故障及全廠、全所停電等。 2 1 1 輸電線路故障 輸電線路的故障，通常指由雷電引起的絕緣子表面閃絡(luò)，大風(fēng)引起的短 時(shí)碰線，樹(shù)枝等物掉落在導(dǎo)線上引起的短路等等。當(dāng)線路被繼電保護(hù)迅速動(dòng) 作控制斷路器跳閘后，故障點(diǎn)的絕緣平衡可自行恢復(fù)，故障隨即消失。此時(shí)， 如果把跳閘的線路斷路器重新合上，就能夠恢復(fù)正常的供電。另外也有“永 久性故障”，例如，由于線路倒桿、斷線、絕緣子擊穿或損壞等引起的故障， 在線路被斷開(kāi)之后，它們依然是存在的。常見(jiàn)的輸電線路故障包括以下4 種。 7 哈爾濱t 程大學(xué)碩士學(xué)位論文 ( 1 ) 單相接地短路故障 單相接地短路是最常見(jiàn)的故障，約占全部故障的8 0 以上。對(duì)于中性點(diǎn) 直接接地系統(tǒng)，發(fā)生單相接地時(shí)，要求迅速切除故障點(diǎn)。對(duì)于中性點(diǎn)不接地 或中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，發(fā)生單相接地時(shí)，允許短時(shí)間帶電運(yùn)行， 但要求盡快尋找接地點(diǎn)，將接地部分退出運(yùn)行并進(jìn)行處理。 ( 2 ) 兩相接地短路故障 兩相接地短路一般不會(huì)超過(guò)全部故障機(jī)率的1 0 。在中性點(diǎn)直接接地系 統(tǒng)中，這種故障多在同一地點(diǎn)發(fā)生：在中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，常見(jiàn)情況 是先發(fā)生一點(diǎn)接地，而后其他兩相對(duì)地電壓升高，在絕緣薄弱處形成第二接 地點(diǎn)，此兩點(diǎn)多數(shù)不在同一點(diǎn)。 ( 3 ) 兩相短路及三相短路故障 兩相短路及三相短路相對(duì)較少，一般不超過(guò)全部故障機(jī)率的5 ，但這種 故障比較嚴(yán)重，故障發(fā)生后要求更迅速的切除。 ( 4 ) 斷相故障 斷相故障是指電力系統(tǒng)一相斷開(kāi)或兩相斷開(kāi)的情況。這種故障也屬于不 對(duì)稱(chēng)性故障，此時(shí)電力系統(tǒng)處于非全相運(yùn)行狀態(tài)。斷相的故障機(jī)率更少，約 為1 ，這種故障造成系統(tǒng)非全相運(yùn)行，一般不允許長(zhǎng)期存在，應(yīng)由繼電保護(hù) 裝置自動(dòng)切除，或由工作人員手動(dòng)斷開(kāi)其他非故障相。 2 1 2 變壓器故障 變壓器故障涉及的面很廣，例如，油浸式變壓器的故障常被分為內(nèi)部故 障和外部故障兩種，故障診斷的重點(diǎn)是針對(duì)內(nèi)部故障。從性質(zhì)上來(lái)分，內(nèi)部 故障一般可以分成熱故障和電故障兩劣類(lèi)。熱故障通常為變壓器內(nèi)部局部過(guò) 熱、溫度升高，根據(jù)其嚴(yán)重程度，熱故障常被分為輕度過(guò)熱( 一般低于1 5 0 ) 、低溫過(guò)熱( 1 5 0 3 0 0 ) 、中溫過(guò)熱( 3 0 0 7 0 0 * ( 2 ) 、高溫過(guò)熱( 一般 高于7 0 0 ) 四種故障情況。電故障通常指變壓器內(nèi)部在高電場(chǎng)強(qiáng)度的作用下， 造成絕緣性能下降或劣化的故障，根據(jù)放電的能量密度的不同，電故障又分 為局部放電、火花放電和高能電弧放電幾種故障類(lèi)型。 如果從回路劃分變壓器故障，主要有電路故障、磁路故障和油路故障。 8 哈爾濱- t 稃大學(xué)碩士學(xué)位論文 從變壓器主體結(jié)構(gòu)上來(lái)劃分主要可分為繞組故障、鐵心故障、油質(zhì)故障和附 件故障。工程人員習(xí)慣上根據(jù)變壓器故障易發(fā)生的區(qū)域進(jìn)行劃分，如絕緣故 障、鐵心故障、分接開(kāi)關(guān)故障等等。 ( 1 ) 絕緣故障 大多數(shù)變壓器的損壞和故障都是因?yàn)榻^緣系統(tǒng)的損壞而造成。根據(jù)統(tǒng)計(jì)， 因?yàn)楦鞣N類(lèi)型的絕緣故障而產(chǎn)生的事故約占全部變壓器故障的8 5 以上。在 油浸式變壓器中，絕緣系統(tǒng)就是由液體絕緣介質(zhì)和固體絕緣介質(zhì)組成的。液 體絕緣介質(zhì)就是變壓器油。固體絕緣介質(zhì)就是絕緣紙、絕緣板、絕緣墊等， 其主要成分是纖維素。對(duì)變壓器絕緣系統(tǒng)的故障有著重要影響的因素有：溫 度、濕度、油保護(hù)方式和過(guò)電壓等。 ( 2 ) 鐵心故障 變壓器的器身主要繞組和鐵心構(gòu)成，他們是變壓器傳遞、交換電磁能量 的主要部件，鐵心不僅要求質(zhì)量好，還必須有可靠的一點(diǎn)接地。鐵心只有一 點(diǎn)接地時(shí)，變壓器才能正常運(yùn)行，當(dāng)出現(xiàn)兩點(diǎn)及以上的接地，為多點(diǎn)接地。 多點(diǎn)接地會(huì)導(dǎo)致的后果有：在鐵心中產(chǎn)生渦流，鐵耗增加，鐵心局部過(guò)熱； 長(zhǎng)時(shí)間未處理，會(huì)導(dǎo)致油及繞組過(guò)熱，使油紙老化；長(zhǎng)時(shí)間的多點(diǎn)接地，會(huì) 使得變壓器油劣化分解并產(chǎn)生可燃?xì)怏w，使氣體繼電器動(dòng)作，造成停電事故； 嚴(yán)重的多點(diǎn)接地會(huì)使得接地線燒斷，使變壓器失去了正常的一點(diǎn)接地，后果 不堪設(shè)想。 ( 3 ) 出口短路故障 出口短路故障指運(yùn)行的變壓器由于受到出口短路故障的影響而遭到的破 壞。變壓器出口短路時(shí)，其高、低壓繞組可能同時(shí)通過(guò)數(shù)十倍于額定值的短 路電流，同時(shí)產(chǎn)生很大的熱量，使變壓器嚴(yán)重發(fā)熱，損壞絕緣。另外，變壓 器受短路沖擊時(shí)，如果短路電流小，保護(hù)及時(shí)動(dòng)作，繞組會(huì)發(fā)生輕微變形； 如果短路電流大，保護(hù)延時(shí)動(dòng)作，甚至保護(hù)未動(dòng)，繞組就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重變形。 一臺(tái)繞組已經(jīng)變形的變壓器如果繼續(xù)運(yùn)行，又會(huì)引起多種故障和事故。 ( 4 ) 繞組故障 各類(lèi)變壓器的繞組均是由帶絕緣層的繞組導(dǎo)線按一定排列規(guī)則和繞向， 經(jīng)繞制、整形、浸烘、套裝而成。由于在繞組的生產(chǎn)不當(dāng)、運(yùn)輸中受傷、受 潮、各類(lèi)過(guò)電壓及過(guò)電流沖擊等，致使繞組絕緣層受到損傷、老化、劣化， 9 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 造成繞組的短路、斷路、變形等故障。這些故障會(huì)導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)過(guò)熱、局 部放電和電弧放電等故障情況。 2 1 3 母線故障及全廠、全所停電 在電力系統(tǒng)中，樞紐變電所的母線發(fā)生故障時(shí)，可能會(huì)使系統(tǒng)用戶停電， 使相關(guān)聯(lián)絡(luò)線過(guò)載，嚴(yán)重的還可能引起系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞，造成嚴(yán)重的后果。 發(fā)生母線故障的通常包括母線短路或母線保護(hù)拒動(dòng)、誤動(dòng)作：送出線故障引 起的越級(jí)跳閘；發(fā)電廠廠內(nèi)事故又引起系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線跳閘，或者反之，系統(tǒng)聯(lián) 絡(luò)線跳閘引起全廠停電；單電源供電的降壓變電所受電線路故障。 2 2 電力系統(tǒng)故障征兆及特征 2 2 1 電力系統(tǒng)故障征兆信息 電力系統(tǒng)故障診斷以故障后所表現(xiàn)的征兆信息為基礎(chǔ)【1 4 1 。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā) 生故障時(shí)，首先反映的是電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓、支路電流( 或功率) 等電氣 量的變化，之后是保護(hù)裝置依據(jù)電氣量信息按照整定值對(duì)故障的判斷生成保 護(hù)動(dòng)作信息，然后由保護(hù)跳開(kāi)相應(yīng)的開(kāi)關(guān)來(lái)隔離故障，形成斷路器動(dòng)作信息。 第一i第二 l第三i第四l 7 周波周波周波周波 斷路器卜- i 一一 故 斷路器 障 保護(hù)裝置卜_ 保護(hù)跳動(dòng)作信號(hào) 刖 l 一 閘信號(hào) 電 氣 雄障后電氣量 圖2 1 故障征兆信息 換句話說(shuō)，故障診斷求解可以利用的信息包括：電氣量信息、開(kāi)關(guān)量信 息、保護(hù)信息、開(kāi)關(guān)和保護(hù)所帶時(shí)標(biāo)的時(shí)間順序記錄信息，參見(jiàn)圖2 1 。 1 0 哈爾濱t 程大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 2 2 電力系統(tǒng)故障信息特征 分層性：故障征兆信息具有一定分層特性，一層征兆信息是在另一層征 兆信息基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，首先反映的是電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn) 電壓、支路電流( 或功率) 等電氣量的變化，之后是保護(hù)裝置的動(dòng)作信號(hào)， 最后是斷路器動(dòng)作信息。 冗余性：從征兆信息分層角度來(lái)看，一層征兆信息可以由前一層征兆信 息推出，如斷路器動(dòng)作信息可以由保護(hù)動(dòng)作信息推出。所以，對(duì)于同一故障， 不同層次的故障征兆信息，雖然具備不同形式，但從征兆信息所反映的故障 內(nèi)容來(lái)說(shuō)具有一定冗余性。從一般診斷理論來(lái)說(shuō)，盡量不使信息冗余。但對(duì) 于電力系統(tǒng)故障診斷問(wèn)題，在復(fù)雜故障情況下以及保護(hù)設(shè)備和斷路器有異常 工作或信息丟失時(shí)，要想對(duì)故障元件進(jìn)行詳細(xì)診斷定位，可利用征兆信息的 冗余特性，也就是利用關(guān)于故障征兆信息間關(guān)系的知識(shí)，對(duì)故障元件進(jìn)行診 斷。 間斷性：繼電保護(hù)和故障錄波裝置記錄的是電力系統(tǒng)故障的暫態(tài)數(shù)據(jù)， 電力系統(tǒng)故障時(shí)它們將會(huì)在短時(shí)間內(nèi)采集到大量數(shù)據(jù)，電力系統(tǒng)故障時(shí)，若 這些數(shù)據(jù)都要快速、準(zhǔn)確的傳送到調(diào)度中心，信道將十分繁忙，而在大多數(shù) 的時(shí)間，信道是空閑的，即具有間斷性。 不規(guī)范性：從目前設(shè)備運(yùn)行情況來(lái)看，各繼電器和故障錄波器的數(shù)據(jù)通 訊都是封閉的，不對(duì)外開(kāi)放。每個(gè)制造廠或某一型號(hào)的裝置都有一套自己的 通訊、分析軟件，采用不同的通訊規(guī)約和數(shù)據(jù)格式，相互問(wèn)無(wú)法進(jìn)行數(shù)據(jù)共 享。欲充分利用全網(wǎng)各種自動(dòng)裝置采集的信息，需要進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成 自己需要的規(guī)范統(tǒng)一格式，這將是份十分繁瑣的工作。 2 3 故障信息系統(tǒng) 故障信息系統(tǒng)f 1 3 】能夠?qū)崿F(xiàn)故障信息的整合功能，對(duì)變電站內(nèi)不同廠商， 不同類(lèi)型的繼電保護(hù)裝置和故障錄波器的故障信息進(jìn)行匯集、分類(lèi)、規(guī)約轉(zhuǎn) 換，經(jīng)電力通信網(wǎng)將信息上送到電網(wǎng)調(diào)度中心或接受電網(wǎng)調(diào)度中心下達(dá)的信 息調(diào)用，在電網(wǎng)調(diào)度中心的主站系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)故障信息的綜合利用分析。 哈爾濱t 程大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 。3 。1 信息接入 隨著眾多現(xiàn)代信息科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)促 進(jìn)了電力系統(tǒng)故障診斷技術(shù)的發(fā)展。例如： 數(shù)字式保護(hù)：數(shù)字式保護(hù)采集交流電流、電壓信息，經(jīng)a d 變換成低電 平的數(shù)字信息，保護(hù)裝置的c p u 根據(jù)保護(hù)動(dòng)作原理，執(zhí)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)值運(yùn) 算、邏輯判斷等一系列功能，在滿足保護(hù)內(nèi)部整定值的情況下給出保護(hù)動(dòng)作 的結(jié)果，同時(shí)提供反映保護(hù)基本情況的硬接點(diǎn)信息( 如裝置報(bào)警、出口動(dòng)作 跳閘等) ，和反映保護(hù)動(dòng)作信息的數(shù)據(jù)輸出信息( 如電流、電壓信息，裝置 內(nèi)部整定信息，裝置各元件動(dòng)作信息等) 。 故障錄波器：作為電力系統(tǒng)故障或異常情況記錄的“黑匣子 ，故障錄 波器能夠提供比事故順序記錄儀更詳盡的信息。能夠記錄電力系統(tǒng)大擾動(dòng)、 震蕩、頻率崩潰、電壓崩潰等事件發(fā)生后的相關(guān)信息，比如系統(tǒng)電參量變化 過(guò)程及繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置的動(dòng)作行為。 測(cè)控單元瓜t u ：不但能完成交流量信息采集，還可以對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì) 算，同時(shí)具備s o e 記錄器的功能，能夠記錄斷路器狀態(tài)和各種保護(hù)情況，成 為故障錄波器信息完整性的重要補(bǔ)充。 為了將涉及電網(wǎng)故障的各種信息有機(jī)關(guān)聯(lián)并綜合利用，在廠站端設(shè)置一 套具有數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)功能的設(shè)備。以完成數(shù)字式保 護(hù)和故障錄波器的信息接入，實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備的規(guī)約轉(zhuǎn)換，按尋訪機(jī)制實(shí)現(xiàn)對(duì) 接入設(shè)備的定時(shí)訪問(wèn)，獲取新的事件信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的智能預(yù)處理，同時(shí) 對(duì)重要信息主動(dòng)上送，或者等待主站信息調(diào)用。 接入故障信息系統(tǒng)的信息主要有以下幾類(lèi)1 1 3 l ： ( 1 ) 安裝在電網(wǎng)中各運(yùn)行廠站的數(shù)字式繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作信號(hào)； ( 2 ) 安裝在電網(wǎng)中各運(yùn)行廠站的數(shù)字式故障錄波器的模擬量信號(hào)； ( 3 ) 經(jīng)故障錄波器事件量轉(zhuǎn)接的斷路器分合閘信號(hào)； ( 4 ) 經(jīng)故障錄波器事件量轉(zhuǎn)接的非數(shù)字式保護(hù)等。 1 2 哈爾濱丁程大學(xué)碩十學(xué)位論文 2 3 2 數(shù)據(jù)傳輸 可靠的電力通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了故障信息系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)故障信息 系統(tǒng)各種應(yīng)用的基礎(chǔ)。一般通過(guò)電力通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的方式有撥 號(hào)方式、專(zhuān)線方式、數(shù)據(jù)網(wǎng)方式，基礎(chǔ)傳輸網(wǎng)絡(luò)為微波或者光纖傳輸網(wǎng)。 通常撥號(hào)方式不能實(shí)現(xiàn)對(duì)通道狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)視，只能適合離線數(shù)據(jù)調(diào)用， 這樣會(huì)極大的降低故障信息系統(tǒng)作為調(diào)度決策支持的輔助手段的效果。因此 故障信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸通道優(yōu)先選擇數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)方式，在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)不具備的情 況下可以選擇專(zhuān)線方式。 2 3 3 綜合應(yīng)用 故障信息系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值體現(xiàn)在“在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)，將合適的信息傳遞給最 需要的人【1 9 】。因此，在子站信息接入、預(yù)處理、傳輸?shù)幕A(chǔ)上，故障信息 系統(tǒng)的效用主要通過(guò)主站端的應(yīng)用軟件所實(shí)現(xiàn)具體的功能。 通常電力故障信息主站建立了信息收集、管理平臺(tái)，產(chǎn)生了對(duì)每次事故 所收集信息的累積效應(yīng)，對(duì)各種數(shù)據(jù)的有效管理是發(fā)揮系統(tǒng)效用的重要基礎(chǔ)。 主站端對(duì)各種經(jīng)篩選的、主動(dòng)上送的信息或事后詳細(xì)調(diào)用的信息進(jìn)行綜合管 理，并以此為基礎(chǔ)，利用一些工具進(jìn)行信息處理，同時(shí)針對(duì)不同的應(yīng)用需求 提供相應(yīng)的、經(jīng)處理的信息服務(wù)。 2 4 電力系統(tǒng)故障分析及處理過(guò)程 2 4 1 故障分析過(guò)程 當(dāng)?shù)貐^(qū)電力系統(tǒng)發(fā)生斷路器跳閘時(shí)，調(diào)度員對(duì)系統(tǒng)故障的分析過(guò)程一般 如下：首先，根據(jù)斷路器跳閘的情況，調(diào)出系統(tǒng)中相關(guān)廠站的單線圖畫(huà)面并 對(duì)照模擬盤(pán)開(kāi)關(guān)變位的情況，確定系統(tǒng)是否確己發(fā)生了事故?，F(xiàn)場(chǎng)人員未做 出匯報(bào)前，觀察以下幾項(xiàng)重要的故障現(xiàn)象： ( 1 ) 頻率是否有較大的波動(dòng)，與跳閘線路相應(yīng)的潮流是否為零或接近于 零，相關(guān)廠站的母線電壓是否變?yōu)榱恪?哈爾濱下程大學(xué)碩十學(xué)位論文 ( 2 ) 有時(shí)在系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)，相關(guān)廠站的遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)可能會(huì)變“死”，這 時(shí)可以通過(guò)臨近廠站聯(lián)絡(luò)線潮流的是否突然增大，來(lái)判斷系統(tǒng)是否確實(shí)發(fā)生 了事故。 ( 3 ) 當(dāng)系統(tǒng)出事故時(shí)，其臨近廠站也會(huì)有沖擊，這個(gè)沖擊的大小以及范 圍的遠(yuǎn)近也可以作為確認(rèn)故障大小以及事故恢復(fù)時(shí)的一個(gè)重要參考因素。 然后，當(dāng)確認(rèn)系統(tǒng)確己發(fā)生事故后，通過(guò)故障信息系統(tǒng)或者s c a d a 上的 有關(guān)信息，來(lái)搜索出當(dāng)前事故過(guò)程中，停電的有關(guān)設(shè)備，根據(jù)這些設(shè)備進(jìn)行 故障的初步判斷。 其次，若事故過(guò)程中只有一個(gè)設(shè)備停電，則該設(shè)備就為故障設(shè)備。若有 多項(xiàng)設(shè)備停電則進(jìn)行下一步的分析。 最后，若有多項(xiàng)設(shè)備停電，則調(diào)度員根據(jù)保護(hù)設(shè)備配合的原理，分析每 個(gè)設(shè)備停電的可能原因( 如：是否符合主保護(hù)動(dòng)作后開(kāi)關(guān)跳閘的特征、后備 保護(hù)動(dòng)作跳閘的特征、失靈保護(hù)動(dòng)作后開(kāi)關(guān)跳閘的特征) 。通過(guò)以上分析， 來(lái)初步判斷故障設(shè)備。 當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)人員檢查保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，做出匯報(bào)后，根據(jù)保護(hù)動(dòng)作的信號(hào)，最 終確認(rèn)故障點(diǎn)的具體位置。 2 4 2 故障處理的一般原則 在發(fā)生事故時(shí)，當(dāng)值人員要迅速正確查明情況并快速做出記錄，報(bào)告上 級(jí)調(diào)度和有關(guān)負(fù)責(zé)人員，迅速正確地執(zhí)行調(diào)度命令及運(yùn)行負(fù)責(zé)人的指示，按 照有關(guān)規(guī)程規(guī)定正確處理i l 引。 ( 1 ) 迅速限制事故發(fā)展，消除事故根源，并解除對(duì)人身和設(shè)備的威脅； ( 2 ) 用一切可能的方法堅(jiān)持設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行，以保持對(duì)用戶和線路的供電 正常； ( 3 ) 盡快對(duì)停電的用戶和線路恢復(fù)供電。 發(fā)生事故時(shí)，只允許與事故處理有關(guān)的領(lǐng)導(dǎo)和工作人員留在控制室，其 余人員應(yīng)自覺(jué)離開(kāi)，無(wú)關(guān)的工作班組暫停工作，離開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)。其余留在控制室 的人員盡量保持肅靜，以免妨礙值班人員處理事故。 處理事故時(shí)要保持頭腦清醒，在當(dāng)值運(yùn)行值班長(zhǎng)的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行。處 1 4 哈爾濱t 程大學(xué)碩十學(xué)位論文 理事故過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)與上級(jí)調(diào)度保持緊密聯(lián)系，隨時(shí)執(zhí)行調(diào)度的命令。當(dāng)事 故告一段落時(shí)，應(yīng)迅速向有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)。事故處理完畢后應(yīng)詳細(xì)記錄事故情 況及處理過(guò)程，并保留所有電話錄音備查。 變電所的技術(shù)人員應(yīng)定期整理事故檔案，并集中討論事故處理步驟的正 確與否，結(jié)合事故預(yù)想、反事故演習(xí)等培訓(xùn)工作，對(duì)職工進(jìn)行安全教育，提 高值班人員事故處理的素質(zhì)。 2 5 本章小結(jié) 本章介紹了電力系統(tǒng)常見(jiàn)的幾種故障情況，探討了電力系統(tǒng)故障信息特 征及故障診斷的數(shù)據(jù)信息獲取方式，以及電力系統(tǒng)故障處理的原則與方法。 哈爾濱t 稃大學(xué)碩士學(xué)位論文 第3 章電力系統(tǒng)故障診斷的原理及方法 3 1 引言 電力系統(tǒng)是由生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)電能的發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線 路和電力用戶組成的整體，是將一次能源轉(zhuǎn)換成電能并輸送和分配至用戶的 一個(gè)統(tǒng)一系統(tǒng)。由于電力系統(tǒng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位，電力系統(tǒng)故障診斷 原理和方法的研究一直受到人們的重視。 電力系統(tǒng)故障診斷就是根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)查找故障源。雖然故障錄波器 能夠記錄開(kāi)關(guān)和保護(hù)動(dòng)作順序以及各個(gè)電氣量的波形，對(duì)分析事故很有用處， 但是，目前依然多用于事故后離線分析。然而，隨著電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的 發(fā)展，在調(diào)度中心可以得到完整的開(kāi)關(guān)和保護(hù)動(dòng)作信息，從而能夠確保電力 系統(tǒng)故障診斷的準(zhǔn)確性，所以作為實(shí)時(shí)電力系統(tǒng)故障診斷，國(guó)內(nèi)外通常都是 基于保護(hù)和斷路器信息進(jìn)行診斷研究。 本章首先從理論上闡述電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的原理，隨后在介紹電力系統(tǒng) 故障診斷過(guò)程和方法過(guò)程中，引入電力系統(tǒng)故障診斷的數(shù)學(xué)描述，建立由保 護(hù)和斷路器信息構(gòu)成的電力系統(tǒng)故障診斷模型，對(duì)電力系統(tǒng)故障后保護(hù)和斷 路器動(dòng)作邏輯進(jìn)行詳細(xì)分析與總結(jié)。 3 2 繼電保護(hù)原理 3 2 1 繼電保護(hù)概念及特性 當(dāng)電力