基于Petri網(wǎng)的電網(wǎng)故障檢測方法分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u8931基于Petri網(wǎng)的電網(wǎng)故障檢測方法分析案例 1311871.1電力系統(tǒng)故障信息的獲取 1238031.1.1信息源分析 267311.1.2基于故障信息系統(tǒng)的故障檢測 245951.2電力網(wǎng)絡結(jié)線的拓撲分析 3123871.2.1電力系統(tǒng)輸電網(wǎng)拓撲分析方法 3185011.2.2網(wǎng)絡拓撲變化情況下模型的自適應調(diào)整 5237381.3加權模糊Petri網(wǎng) 6107461.1.1加權模糊Petri網(wǎng)定義 614221.1.2加權模糊Petri網(wǎng)推理 7162011.4基于故障方向加權模糊Petri網(wǎng)的故障檢測 8105931.4.1基于故障方向加權模糊Petri網(wǎng)的電網(wǎng)故障檢測思想 8284611.4.2電力網(wǎng)絡拓撲分析的具體運用 8296311.4.3故障區(qū)域內(nèi)各元件的Petri網(wǎng)故障檢測模型的形成 10321461.4.4仿真參數(shù)確定及推理過程 1333741.4.5算法的適應性與容錯性分析 19153731.5仿真算例分析 20相比于前人基于Petri網(wǎng)的電網(wǎng)故障檢測方法的研究，本章對傳統(tǒng)的Petri故障模型的建模方式進行了改進。改進主要是針對于兩個方面：一是對故障元件的建模需要在一個模型中對與故障相關的所有元件分別建模；二是當電力網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構發(fā)生變化時，傳統(tǒng)的Petri網(wǎng)故障模型不能反映其變化，因而需要重新建立模型。這兩個方面的問題都會對故障檢測產(chǎn)生很大的影響。對所有相關的元件進行建模會導致計算過程中矩陣維數(shù)爆炸，計算量過大等問題，這都需要進行改進。且單純的模糊Petri網(wǎng)（FPN）在進行診斷方法的推理規(guī)則中，并沒有考慮到電力系統(tǒng)中不同的保護和斷路器對故障元件的影響程度問題，這也是需要改進的問題?？紤]到以上問題，本章更深入的研究了加權模糊Petri網(wǎng)（WFPN）的電網(wǎng)故障檢測方法。對傳統(tǒng)的建模方法進行了改進，采用按照元件的故障蔓延方向分別建立Petri網(wǎng)模型，并對新模型的自適應調(diào)整性進行了分析和研究。1.1電力系統(tǒng)故障信息的獲取本節(jié)結(jié)合電力系統(tǒng)的實際情況對目前電力系統(tǒng)故障檢測所依據(jù)的信息源進行分析，進一步再根據(jù)信息的特點構造故障檢測的分層結(jié)構。1.1.1信息源分析對于本文故障檢測，所采用的信息源主要包含：一次系統(tǒng)拓撲結(jié)構、保護動作信息、斷路器及開關跳閘信息、一次設備保護配置信息。理論上能夠準確無誤地判斷故障位置，且可以進行在線診斷并能夠迅速得到診斷結(jié)果的兩個條件是：第一，電氣故障量信息必須完整準確；第二，電氣故障量信息必須能夠?qū)崟r傳遞回控制中心[39]。以SCADA系統(tǒng)為例，其結(jié)構如圖1.1所示：圖1.1SCADA系統(tǒng)原理圖1.1.2基于故障信息系統(tǒng)的故障檢測隨著科學技術的不斷發(fā)展和完善，電力系統(tǒng)發(fā)生了重大變革，其自動化水平有了明顯提高。電力系統(tǒng)中的信息源來自大量有較高科技含量的自動裝置，按照現(xiàn)場的情況，這些自動裝置在現(xiàn)場測量電力系統(tǒng)的信息，并將得到的信息上送至子站層，子站層再對這些信息進行初步處理，最后上送至主站層的調(diào)度中心[39],以SCADA系統(tǒng)為例,信息獲取途徑如圖1.2所示。圖1.2SCADA系統(tǒng)信息獲取途徑1.2電力網(wǎng)絡結(jié)線的拓撲分析1.2.1電力系統(tǒng)輸電網(wǎng)拓撲分析方法利用Petri網(wǎng)和模糊Petri網(wǎng)建立的模型來進行故障檢測是一種較為簡單的方法，其分析流程可以簡單描述為：SCADA系統(tǒng)上傳故障信號，利用矩陣和公式進行計算。但是該方法也有一定的缺點，雖然不用在龐大的解空間中尋找最優(yōu)解，但是對電網(wǎng)結(jié)構的依賴性較強。數(shù)據(jù)庫信息和故障模型必須隨網(wǎng)格結(jié)構的變化而變化，這是該方法亟待解決的問題[40]。因而尋找一個行之有效的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構分析方法是研究輸電網(wǎng)絡故障檢測模糊Petri網(wǎng)模型的重要研究內(nèi)容。電力系統(tǒng)輸電網(wǎng)故障發(fā)生后,最終都是由保護和斷路器動作對故障進行隔離,因而故障的元件肯定在被隔離出來的無源區(qū)域中。本文將電網(wǎng)中的線路、母線和變壓器都視為元件,把電網(wǎng)中的斷路器看成開關,進行人工編號,并設定為矩陣1和矩陣2[41]。由上節(jié)內(nèi)容可知，根據(jù)從SCADA系統(tǒng)得到的信息對斷路器的開合狀態(tài)進行標記，在電力系統(tǒng)輸電網(wǎng)發(fā)生簡單故障時,斷路器會將電力系統(tǒng)系統(tǒng)切成兩個子網(wǎng),而當發(fā)生復雜故障時,斷路器會將電力系統(tǒng)由切成多個子網(wǎng)。首先要做的就是把所有相關的子網(wǎng)搜索出來,具體過程如下：(1)建立一個集合,并在其中中存放所有元件編號。(2)建立一個子網(wǎng)集合,從上面建立的集合中中任意取一個元件加入子網(wǎng)集合,并找出所有與之相連的閉合斷路器；如無閉合斷路器,則轉(zhuǎn)入步驟(5)。(3)分別找出閉合斷路器與哪個元件相連,并把此元件加入這個子網(wǎng)絡集合中。(4)搜索與第三步得到的元件連接的閉合斷路器(第3步用到的斷路器除外)，如果有閉合斷路器,則轉(zhuǎn)入步驟(3)。(5)把集合1中所有在子網(wǎng)集合中出現(xiàn)的元件取出"如果集合1非空,則轉(zhuǎn)入(2)(6)列出所有子網(wǎng)集合,結(jié)束。故障搜索的流程圖如下圖所示：圖1.3故障搜索流程圖1.2.2網(wǎng)絡拓撲變化情況下模型的自適應調(diào)整上節(jié)內(nèi)容已經(jīng)介紹過，Petri網(wǎng)模型對電網(wǎng)結(jié)構的依賴性較強，一旦電網(wǎng)拓撲發(fā)生變化，就會給故障檢測帶來很大困難，因為需要重建Petri網(wǎng)模型[42]。為解決該問題，本文改進了Petri網(wǎng)模型，采用帶有方向的Petri網(wǎng)建模思想，優(yōu)點是當電網(wǎng)拓撲變化時，無需對整個網(wǎng)絡重新建立模型，只需要調(diào)整變化了的網(wǎng)絡即可，有一定的規(guī)律性可循。(1)對于線路或者變壓器，其診斷模型包括綜合診斷子網(wǎng)。送受兩端又分別分主保護。主保護子網(wǎng)和近后備保護子網(wǎng)都保持不變，只在遠后備保護子網(wǎng)中相應地增加或減少一個分支，具有較好的適應性，而無需對整個模型進行修改。對典型的Petri網(wǎng)診斷模型，當線路退出運行時，只需對遠后備保護子網(wǎng)進行調(diào)整，刪除線路對應的遠后備變遷部分，即對遠后備子網(wǎng)的這2個矩陣進行簡單的調(diào)整。(2)對于母線，對于線路的每個出現(xiàn)方向都會對應一個Petri網(wǎng)模型，對應不同的方向，僅有保護和斷路器對其影響，對于母線，當母線增加或者減少一個故障出口方向時，相應增加或者減少該方向網(wǎng)絡子模型，其余方向的Petri網(wǎng)模型不變。對母線，當退出運行時，只需減少該出線方向的網(wǎng)絡子模型，不影響其他各子模型的結(jié)構與診斷推理，只需對母線綜合診斷子網(wǎng)的中矩陣進行簡單的調(diào)整。1.3加權模糊Petri網(wǎng)1.1.1加權模糊Petri網(wǎng)定義定義：使用一個9元組對模糊Petri網(wǎng)進行界定，這里界定的類型為加權模糊Petri網(wǎng)(WeightedFuzzyPetriNet，WFPN)[43]：其中，(1)，這個參數(shù)屬于有限集合（維），其主要構成是庫所節(jié)點；(2)，這個參數(shù)也屬于有限集合（維），其主要構成是變遷節(jié)點；(3)這個參數(shù)屬于規(guī)則上的權值矩陣，，它反映的是規(guī)則中條件對結(jié)論的贊同程度。(4)，是邏輯量，且，當作為的輸入庫所命題時，值為此類關系的權值，當不滿足上述條件時，其值取0。(5)，是邏輯量，，當作為的輸出庫所命題時，值為該規(guī)則的可信度，否則，其值為0。(6)為變遷激發(fā)閾值向量，為一個映射，對。(7)為庫所的初始狀態(tài)，。是的初始邏輯狀態(tài)，表示狀態(tài)為真的可信度。(8)：規(guī)則置信度(CF)矩陣，，為規(guī)則的置信度。(9)[0，1]表示庫所對應命題的置信度。1.1.2加權模糊Petri網(wǎng)推理定義X、Y、Z、A、B均為階矩陣，定義以下幾個算子：加法算子：比較算子：直乘算子：。其中，使用矩陣運算對上述定義的中的網(wǎng)絡進行推理處理，這里的運算中包括五個較為簡便的算子，算子的定義包括[58]：(1)需要對合成輸入可信度進行計算，核心是變遷節(jié)點：，實現(xiàn)算式(2)將(1)中計算的合成輸入可信度與變遷閥值進行比較：，比較結(jié)果為：為m維列向量，當時，，否則。(3)用直乘算子忽略輸入可信度中可信度比變遷閥值小的輸入項，這樣一來就可以使中只含有可以使變遷觸發(fā)的輸入可信度(4)計算輸出可信度：，其中，為m維向量，表示的是經(jīng)過推理后可直接得到結(jié)論的可信度，而其中不能直接得到的命題的庫所可信度為0。(5)計算經(jīng)過前幾輪篩選的所有命題的可信度：(6)重復第五步迭代，當可信度不再發(fā)生變化即時推理結(jié)束，輸出結(jié)果。1.4基于故障方向加權模糊Petri網(wǎng)的故障檢測1.4.1基于故障方向加權模糊Petri網(wǎng)的電網(wǎng)故障檢測思想首先，本節(jié)研究分析一下故障發(fā)生時繼電保護裝置的情況，繼電保護的動作有一定的先后順序。顯然，主保護是對元件最直接的保護[44]，元件發(fā)生故障時首先要動作的就是主保護，在主保護拒動時，近后備保護和遠后備保護才會發(fā)揮相應的作用。這里的電網(wǎng)故障檢測模型采用的是上面介紹的加權模糊Petri網(wǎng)。其具體診斷思想如下：由于母線在電力網(wǎng)絡中的重要作用，所有當母線發(fā)生故障時，所有與母線相連的斷路器都必須動作來將故障切除[45]，這樣就存在一個問題：與母線相連的任何一個斷路器拒動都將有可能造成故障范圍的擴大，因而我們采取對母線的每一個故障方向分別建立加權模糊Petri網(wǎng)，診斷框圖如下圖1.4所示。圖1.4帶有方向的加權模糊Petri網(wǎng)的電網(wǎng)故障檢測框圖具體過程如下：首先對SCADA系統(tǒng)上傳得到的故障信息進行分析，進行故障區(qū)域搜索進而縮小故障范圍。先將搜索到的區(qū)域內(nèi)的元件視為故障元件，然后對這些元件按照故障方向進行建模，建立其加權模糊Petri網(wǎng)的故障模型，最后將這些方向得到的診斷結(jié)果進行結(jié)合，得到診斷結(jié)果，根據(jù)診斷結(jié)果判斷元件是否故障。1.4.2電力網(wǎng)絡拓撲分析的具體運用利用接線分析法，不僅可以搜索故障區(qū)域縮小診斷范圍，也可以獲取電力系統(tǒng)的拓撲結(jié)構[46]。其主要作用在于減少計算量，從而防止在利用矩陣計算過程中矩陣維數(shù)過高而發(fā)生矩陣維數(shù)爆炸等問題[47]。以局部電網(wǎng)模型為例，具體說明接線分析過程。圖1.5典型的的220KV電力系統(tǒng)繼電保護示意圖模型包括8條母線，8條聯(lián)絡線路，38個斷路器，84個保護中包括36個主保護，48個后備保護，對于線路保護，本文規(guī)定左端為送端（S端），右端為受端（R端）。斷路器跳閘。(1)首先創(chuàng)建一個集合，命名為集合1，并將元件編號放入其中，{01，02，03，04，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26，27}(2)創(chuàng)建一個子網(wǎng)集合1，從集合1中取元件1加入子網(wǎng)集合。(3)搜索與元件1連接的閉合斷路器，得到的結(jié)果為，搜索與相連接的其他元件，得到元件01，13，14，這3個元件放入子網(wǎng)集合1中，對其他閉合斷路器執(zhí)行搜索查詢操作，這里選取的范圍是與元件01，13，14相連接的設備，一旦得到結(jié)果是無，則設置子網(wǎng)集合為1:{01，1，13，14}。(4)在集合1中除去子網(wǎng)集合1中的元件，得到:{02，03，04，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26，27，28}。(5)創(chuàng)建子網(wǎng)集合2，從集合1中取元件2放入子網(wǎng)集合，重復步驟(3)，得到子網(wǎng)集合2:{2}。(6)在集合1中去除子網(wǎng)集合2中的元件，得到新的集合為：。(7)建立子網(wǎng)集合3，集合1中取元件3，放入子網(wǎng)集合，重復步驟(3)，得到子網(wǎng)集合3:{02，03，04，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26，27，28}。(8)集合1中取出集合3中各元件，集合1為空，子網(wǎng)搜索結(jié)束。(9)列出所有子網(wǎng)：子網(wǎng)集合1{01，1，13，14}、子網(wǎng)集合2{2}、子網(wǎng)集合3{02，03，04，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26，27，28}。(10)其中故障區(qū)域(不包含01，02，03，04的子網(wǎng))為：{2}。以上我們通過一個實例分析闡明了故障區(qū)域搜索的相關步驟。采用此方法進行故障區(qū)域搜索，大大縮小了搜索范圍，提高了電網(wǎng)故障檢測的效率。1.4.3故障區(qū)域內(nèi)各元件的Petri網(wǎng)故障檢測模型的形成Petri網(wǎng)形成故障檢測模型的方法步驟:第1步：首先從元件——保護關聯(lián)矩陣中找出這條線路的所有主保護和近后備保護，再從遠后備保護——元件關聯(lián)矩陣中找出所有與這條線路相關的的遠后備保護，并且找出所有保護動作時跳開的斷路器。第2步：把所要建模元件的主保護、近后備保護及相關斷路器作為Petri網(wǎng)的第1層。電網(wǎng)發(fā)生故障后，與故障元件相關的保護將會首先動作，每1個特定的保護可以跳開與其對應的斷路器[48]。所以Petri網(wǎng)的第1層都是保護和相關斷路器有同一個輸出變遷。以為例，如果斷路器跳開的話，那線路對應的遠后備保護就不動作；否則就需要動作，所以引入抑止弧的概念。在庫所到變遷的弧上加1個小的圓圈表示抑止，它的作用是取反。第3步：根據(jù)各保護之間的相互配合關系形成網(wǎng)的第2、3層[49]。這1層中，首先要根據(jù)不同的元件形成方法不同將線路、母線和變壓器進行分類歸整。由于線路的保護和斷路器分為送端和受端，所以我們把1個元件兩端的保護概括為送端主保護、送端近后備保護、送端遠后備保護、受端主保護、受端近后備保護、受端遠后備保護。這些保護我們分別用、、和、、來表示，用以說明保護配合關系。線路發(fā)生故障，保護可能的配合關系為：等。不過僅通過這些動作的配合關系并不能就直接判斷線路故障，必須將這些配合關系與保護對應的斷路器跳閘情況進行融合比較，我們才可以判定線路故障[50]。包含以下情況：當線路保護為時，表示的是斷路器發(fā)生跳閘動作；當線路保護為時，表示斷路器發(fā)生拒動動作；當線路保護為時，表示斷路器發(fā)生跳閘動作。雖然都動作了，但實際上故障是由切除的。因此，根據(jù)故障切除的保護配合關系，我們可以得到輸電線路故障產(chǎn)生的規(guī)則，如表1.1所示。表1.1線路動作規(guī)則和概率規(guī)則1IFS端主保護和R端主保護動作AND與其相對應的斷路器跳閘，THEN線路故障，CF=0.95規(guī)則2IFS端主保護和R端近后備保護動作AND與其相對應的斷路器跳閘，THEN線路故障，CF=0.95規(guī)則3IFS端近后備保護和R端主保護動作AND與其相對應的斷路器跳閘，THEN線路故障，CF=0.95規(guī)則4IFS端近后備保護和R端近后備保護動作AND與其相對應的斷路器跳閘，THEN線路故障，CF=0.95規(guī)則5IFS端主保護和R端每一個遠后備保護動作AND與其相對應的斷路器跳閘，THEN線路故障，CF=0.95規(guī)則6IFS端每一個遠后備保護和R端主保護動作AND與其相對應的斷路器跳閘，THEN線路故障，CF=0.95規(guī)則7IFS端近后備保護和R端所有遠后備保護動作AND與其相對應的斷路器跳閘，THEN線路故障，CF=0.95規(guī)則8IFS端每一個遠后備保護和R端近后備保護動作AND與其相對應的斷路器跳閘，THEN線路故障，CF=0.95規(guī)則9IFS端所有遠后備保護和R所有遠后備保護動作AND與其相對應的斷路器跳閘，THEN線路故障，CF=0.90不管上述組合中的哪一個點火，都可以判定出這條線路發(fā)生故障。母線的主保護首先都是要跳開與其直接相連的所有斷路器，能保護到它的遠后備保護在母線主保護不動作時全部動作跳開相關斷路器[51]。所以網(wǎng)的第2、3層只需要主保護和遠后備保護兩項。變壓器的主保護動作時其兩端的斷路器跳開，當主保護不動作時近后備保護跳開其兩端的斷路器，否則所有與它有保護關系的遠后備保護應全部動作，進而對故障區(qū)域進行隔離。第4步：經(jīng)過電力系統(tǒng)結(jié)線分析后，如果得出的故障區(qū)包含不止一個元件，這個區(qū)域里有保護或斷路器不正確動作的情況發(fā)生[52]。在斷路器拒動的情況下，先從發(fā)生動作的保護中找出拒動的斷路器，然后根據(jù)判斷結(jié)果糾正錯誤，即把糾正后的信息輸入Petri網(wǎng)。第5步：把從SCADA系統(tǒng)得到的保護和斷路器信息輸入到對應元件的Petri網(wǎng)模型中，診斷故障元件[53]。在斷路器拒動的情況下，需要把糾正后的信息輸入到對應元件的Petri網(wǎng)中。根據(jù)上面幾個步驟以及相應的規(guī)則，電力系統(tǒng)中一旦發(fā)生故障就會形成Petri網(wǎng)，為了便于迅速找到位置，可以根據(jù)相應的規(guī)則進行元件判斷。同樣以如圖1.5為例，具體說明故障方向WFPN模型的建立方法。(1)母線以母線為例，根據(jù)不同的連接方向，建立故障方向加權模糊Petri網(wǎng)模型，如圖1.6(a)、(b)、(c)所示。圖1.6(a)母線在線路方向上的WFPN模型圖1.6（b）母線在線路方向上的WFPN模型圖1.6(c)母線在方向上的WFPN模型(2)線路以線路為例，可以針對S端和R端分別進行模型的構建，如圖1.7(a)、(b)所示。圖1.7（a）線路在方向上的WFPN模型圖1.7（b）線路在方向上的WFPN模型這里需要對所有遠后備保護及其斷路器進行數(shù)據(jù)處理，涉及到的節(jié)點主要是庫節(jié)點中的線路，如有存在N個遠后備保護，則需要加權因子，對于線路兩端(端和端)分別有：1.4.4仿真參數(shù)確定及推理過程監(jiān)控中心接收到的從SCADA系統(tǒng)收集的保護和斷路器的動作信息，存在一定的不確信性。為使結(jié)果更精確，本文利用現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)進行計算，給出主保護及其對應斷路器動作的可信度值：根據(jù)文獻[54]相關的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，斷路器總裝用在2006年的數(shù)量為用275373臺；出現(xiàn)的故障次數(shù)為392臺次；次年，斷路器總裝用的數(shù)量為用295101臺；出現(xiàn)的故障次數(shù)為654臺次。按照這個數(shù)據(jù)進行處理，可以得到參數(shù)斷路器跳閘正確的置信度為=0.998。表中斷路器所在行表示在保護動作條件下，斷路器斷開的真實度值，由于斷路器比繼電器動作的可靠性要高，因此設置為相應的高出0.05。采用這種方法可以比較明顯地區(qū)分主保護、近后備和遠后備以及斷路器的動作概率，但是由于此概率為人為給定，因而存在較大的主觀性，并不能完全真實地反映保護和斷路器的運行狀況，通用性也不是很高。因此，本文在這里將其做了一定的改進，通過整理現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)來確定主保護和斷路器動作的真實度值。文獻[55]中給出了2006～2010年的繼電保護運行狀況分析，本文采用其中的220kV數(shù)據(jù)，其中，輸電線路主保護數(shù)據(jù)如表1.2所示：表1.220062010年的繼電保護運行狀況220KV電力系統(tǒng)輸電線路動作情況2006年2007年2008年2009年2010年總動作次數(shù)1974623085163051770822927正確動作次數(shù)1957922836161191755822698誤動作次數(shù)167249186150229正確動作概率0.9920.9890.9880.9910.990由于數(shù)據(jù)中并不包含后備保護動作情況的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，因此，文中仍沿用文獻[56]中對于后備保護的可信度的置信規(guī)則，設置線路近后備保護動作的真實度值為0.8，遠后備保護動作真實度值為0.7；母線近后備為0.7，遠后備為0.6；主變近后備為0.6，遠后備為0.5。但相應的斷路器的動作真實度值不發(fā)生改變，都取0.9833，這樣一來，基本與我們開始所期望的基本一致。具體計算過程如下：文采用的保護動作的真實值采用了取均值的方法,因此，輸電線路的主保護的真實度為：=(0.992+0.989+0.988+0.991+0.990)/5=0.990同理，根據(jù)主保護、母線、斷路器的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可得到它們各自的真實度值分別為：=(0.7512+0.8254+0.7477+0.7621+0.905)/5=0.77556=(0.9305+0.8105+0.9+0.8+0.8409)/5=0.85638=(0.9803+0.9815+0.9778+0.9849+0.9918)/5=0.9833具體設置如表1.3所示。表1.3保護、斷路器動作的可信度值元件主保護近后備保護遠后備保護保護相應斷路器保護相應斷路器保護相應斷路器線路0.99130.98330.80.850.70.75母線0.85640.98330.70.75因為，有保護設備和斷路器存在的故障情況，這里采用小數(shù)值進行動作標識，具體可信度設置如表1.4所示。表1.4未動作的保護、斷路器可信度元件主保護近后備保護遠后備保護保護相應斷路器保護相應斷路器保護相應斷路器線路0.20.20.20.20.20.2母線0.40.20.40.2利用WFPN模型，演示推理過程，可得到輸入輸出矩陣以及變遷閾值矩陣分別為:算例1監(jiān)控中心收集到如下信息：動作，斷開斷路器、、。，故障的子模型用本節(jié)所設計的初始標識置信度的獲取方法，得到其初始條件為：下面根據(jù)模糊推理規(guī)則進行推理計算：第一步迭代結(jié)束，進行第二步迭代求出：，第二步迭代技術，得到，進行第二步迭代求出：，對上面數(shù)據(jù)進行計算推理，結(jié)果顯示結(jié)果相同，對照上面的規(guī)則，可以得到參數(shù)故障可信度為0.8302，這里表示的是第一個故障蔓延方向（）上終止庫節(jié)點。以上是第一個故障蔓延方向上的故障可信度，在計算第二個方向上的故障可信度（方向）。下面根據(jù)模糊推理規(guī)則進行推理計算：第一步迭代結(jié)束，進行第二步迭代求出：，第二步迭代技術，得到，進行第二步迭代求出：，同理得到在方向上的故障可信度為0.8302。下面計算在方向的故障可信度：，完成第一次迭代，可以得到，然后再進行第二代：完成第二代，可以得到，進行的比較，，這樣就可以完成迭代操作，計算有可信度為0.8738。合并上面的計算結(jié)果，采用取平均的方法，得到母線的故障可信度為具體診斷過程用流程圖表示為：圖1.8故障檢測流程圖1.4.5算法的適應性與容錯性分析在本節(jié)中，更進一步分析研究了上節(jié)中所建立的Petri網(wǎng)模型，該模型相比于之前的模型，優(yōu)勢不僅僅在于簡化建模，使對應的算法更簡便，縮小了計算量，更體現(xiàn)在于當電網(wǎng)的拓撲結(jié)構發(fā)生變化時，無需重新建立模型，只需對發(fā)生變化的支路單獨建立新的Petri網(wǎng)模型即可，與那些沒有發(fā)生故障的線路無關。如圖1.9中母線與間增加一條線路。圖1.9增加一條支線情況的220KV電力系統(tǒng)圖1.10新增支路的Petri網(wǎng)模型輸入、輸出矩陣不會隨著故障蔓延改變[58]。因此對支路增加時的情況，只需保留支路未增加前的計算結(jié)果，然后再將支路增加后的結(jié)果與之前的進行融合，這樣大大減小了建模復雜度[59]，且在一定程度上，增強了算法在網(wǎng)絡拓撲改變時的適應性。算例2在上述算例1的基礎上，增加線路后，故障報警信息如下:動作，動作，斷路器、、、斷開。首先，保留算例1中原有的3個方向的計算結(jié)果，然后僅對新增的故障蔓延方向進行診斷，其初始條件為：進行推理計算：，進行第二次推理：，得到，進行第三次迭代：，通過后面的迭代計算可以知道，同樣進行線路線路的增加處理，可以得到故障可信度為0.6543，這里表示的是，故障蔓延方向上終止庫所節(jié)點。融合其他方向的計算結(jié)果，可以得到綜合的故障可信度為：。1.5仿真算例分析為驗證本章提出的故障檢測方法的可行性，針對某實際電網(wǎng)模型圖，進行算例分析。單重故障算例：假設采集到的故障信息為：繼電保護有、、、動作，斷路器跳閘。故障檢測的推導過程如下：(1)根據(jù)繼電保護信息，對故障區(qū)域進行搜索，可知可疑故障元件為線路、和母線。(2)對各個可疑故障元件建立分層概率Petri網(wǎng)模型如下：線路和采用兩端分層建模，參考前述的線路建模方法，只需對圖1.4中遠后備底層概率Petri子網(wǎng)模型進行簡單的調(diào)整。即對于線路的送端，其遠后備保護底層子網(wǎng)為與相關聯(lián)的繼電保護，對于其受端，因為母聯(lián)斷路器的跳閘，以為遠后備保護底層子網(wǎng)進行建模；對于線路的送端，因為母聯(lián)斷路器的跳閘，以為遠后備保護底層子網(wǎng)進行建模，對于其受端以為遠后備保護底層子網(wǎng)進行建模。對于母線按照各個引出線方向進行分層建模，因為母聯(lián)斷路器跳閘，只需建立四個引出線方向的底層子網(wǎng)模型，建立的模型與圖1.5相似。(3)對輸入庫所進行初始動作概率賦值(a)對線路的送端和受端各底層子網(wǎng)輸入庫所進行初始賦值，參照第二章的賦值方法，根據(jù)采集的繼電保護和斷路器動作信息對相應庫所進行初始概率賦值。其中對于發(fā)生動作的繼電保護和斷路器庫所賦值，對于未發(fā)生動作的繼電保護和斷路器庫所賦值。各底層子網(wǎng)起始庫所的初始概率值賦值如表1.5和表1.6所示。表1.5線路送端各底層起始庫所賦值庫所主保護子網(wǎng)近后備保護子網(wǎng)遠后備保護保護子網(wǎng)初始賦值0.99890.98330.20.850.20.2表1.6線路受端各底層子網(wǎng)起始庫所賦值庫所主保護子網(wǎng)近后備保護子網(wǎng)遠后備保護保護子網(wǎng)初始賦值0.20.20.20.20.70.75(b)對于線路的起始庫所賦值與線路相同，得到其兩端各底層子網(wǎng)的起始庫所的賦值如表1.7和表1.8所示。表1.7線路送端各起始庫所賦值庫所主保護子網(wǎng)近后備保護子網(wǎng)遠后備保護保護子網(wǎng)初始賦值0.20.20.20.20.70.75表1.8線路受端起始庫所賦值庫所主保護子網(wǎng)近后備保護子網(wǎng)遠后備保護保護子網(wǎng)初始賦值0.20.20.20.20.70.75(c)對于母線各引出線方向子網(wǎng)的起始庫所初始賦值如表1.9所示。表1.9母線各引出線起始庫所的初始概率賦值庫所方向子網(wǎng)方向子網(wǎng)初始賦值0.20.98330.70.750.20.98330.70.75庫所方向子網(wǎng)方向子網(wǎng)初始賦值0.20.20.20.750.20.20.70.75(4)根據(jù)各分層子網(wǎng)模型，進行矩陣推導計算，其故障檢測推導結(jié)果如表1.10所示。表1.10單重故障算例中可疑元件的診斷結(jié)果可疑元件各子網(wǎng)診斷故障概率綜合診斷子網(wǎng)權值綜合診斷故障概率方向主保護近后備遠后備送端0.99950.44740.0956（0.60.4）0.9700受端0.14660.13930.7487送端0.14660.13930.2965（0.40.6）0.4097受端0.56000.44740.0956方向0.62870.62870.29650.62870.5457表1.10為各可疑元件的故障檢測結(jié)果，可將可能發(fā)生故障的元件按照故障檢測結(jié)果的概率值排序為。一般認為，如果診斷推理概率值大于0.7，則認為該元件產(chǎn)生故障，由此可知故障概率為0.9700的線路為故障元件。基于此診斷結(jié)果，可以依據(jù)采集到的繼電保護和斷路器動作信息進行評價分析。即線路受端主保護與近后備保護均發(fā)生拒動，導致斷路器未能跳閘，使得故障范圍擴大，最終是相鄰線路的遠后備保護動作，使得對應的斷路器跳閘。診斷推理出母線的概率值較大的原因在于，其四個引出線方向都存在繼電保護和斷路器動作信息，而結(jié)合實際信息分析可知，該動作信息是由線路發(fā)生故障引起的。多重故障算例。采集到的故障信息為：繼電保護動作，斷路器跳閘。(1)根據(jù)繼電保護信息，對故障區(qū)域進行搜索，得到可疑故障元件線路、和母線。(2)建立各可疑元件的分層概率Petri子網(wǎng)故障檢測模型。線路采用兩端分層建模，參考前述的線路建模方法，按其相鄰元件遠后備保護的配置，對模型中遠后備底層子網(wǎng)進行簡單調(diào)整。母線元件采用多引出線方向分層模型，按照其實際引出線方向，對前述的模型進行簡單的調(diào)整。(3)對各底層子網(wǎng)起始庫所賦初始賦，并根據(jù)模型進行矩陣推理計算，表1.11為各可疑元件的故障檢測結(jié)果。表1.11多重故障算例中可疑元件的診斷結(jié)果可疑元件各子網(wǎng)診斷故障概率綜合診斷子網(wǎng)權值綜合診斷故障概率方向主保護近后備遠后備送端0.99950.4