[发明专利]一种结合拓扑与继电保护逻辑的智能变电站故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变电站故障诊断判断方法，尤其涉及一种结合拓扑与继电保护逻辑的智能变电站故障诊断方法。 

背景技术

变电站作为电力系统中输配电的重要枢纽，其故障诊断与事故处理对提高电力系统安全可靠性、预防恶性停电事故具有重要意义。 

变电站智能化之后，其二次系统结构和形态与常规变电站相比发生革命性变化，常规变电站中二次回路采用硬接线，这种物理接线与变电站的功能配置以及功能之间信息或信号的输入输出存在一一对应的映射关系，因此具有物理实体的二次接线是常规变电站二次系统的表现形式，通过二次接线的检测可以监测和分析变电站故障。智能变电站二次系统则表现为物理的通信网络承载功能逻辑信号，常规二次回路变为通信网络，信号之间的连接变为虚拟端子和虚拟回路。网络物理拓扑与功能信息及信号的输入输出之间不再存在一一对应关系，基于二次电气回路的故障检测和分析方法完全无法应用于智能变电站，导致对智能变电站故障检测和分析等业务很难开展。由此可见，智能变电站二次系统结构的变化及其对管理和维护手段的自动化和智能化要求提高，传统的故障诊断和评估方法在诊断深度和诊断方法上已不能满足变电站智能化运行的需求。但同时二次系统网络化也为实现更加高效、全面、深入的变电站故障诊断和评估方法提供了机会和实现手段。现有的变电站输变电设备故障诊断模型大多仅涉及一次系统的故障元件定位，二次系统故障诊断鲜有涉及，且利用智能变电站一次系统、二次系统网络拓扑及逻辑关联相结合方法进行故障诊断推理，至今尚未形成系统理论。 

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种智能变电站故障诊断判断方法，它具有过程简单、快速实用，为智能变电站故障诊断奠定良好基础的优点。 

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一种结合拓扑与继电保护逻辑的智能变电站故障诊断方法，具体步骤为： 

步骤一：将一次设备、二次装置、网络设备中的各个元件分别映射为节点，形成反映智能变电站物理拓扑连接的无向图I； 

步骤二：在无向图I中查找所有节点数为3及以上的团，并将其分别等效替换成一个团节点，替换后形成无向图II； 

步骤三：对无向图II从任一起点开始广度优先搜索，途中按节点及团节点搜索的先后顺序进行连接形成有向弧； 

步骤四：搜索的终点为电源、负载馈线及网络叶节点设备，搜索完成后生成连接树T； 

步骤五：对连接树T中的团节点按照其三边访问的先后顺序，生成原团的连接树，将团节点进行替换，最终形成连接树II； 

步骤六：将连接树II描述的一次设备、二次装置及其物理连接关系，映射到Petri网中，形成各自的库所，同时形成故障诊断的Petri网模型； 

步骤七：形成故障诊断的Petri网模型后，Petri网故障诊断模型按照收到的保护动作信息、断路器动作信息和相关节点电流电压采样值，将此信息以托肯的形式布入相关的继电保护装置及断路器库所； 

步骤八：定义延展系数、跃迁函数及转移函数； 

步骤八：在托肯跃迁的诊断过程中，通过延展系数、跃迁函数、转移函数来配合Petri网的逻辑推理，得到最终的故障诊断结果，定位故障的一次设备。 

所述步骤二中的团为变电站内部存在3/2接线等复杂一次接线方式时，抑或通信网络存在双环网等复杂拓扑时，在关联图中将表现为的环形子图，将这种环形子图用“团”结构表示，“团结构”定义为在无向图IIG(V，E)中存在的顶点子集 顶点集合V，顶点子集V’中含有的元素个数｜V’｜=正整数J且在V’中任意两顶点都有G(V，E)中的边关联E，“团”用于将复杂的环结构解耦为辐射状树形结构。 

所述步骤六中所述Petri网是通过一个四元组（S(t)，T_t，F，M₀）描述一个动态逻辑网，其中S(t)的元素称为库所，库所表示相应元件的初始或可能存在的中间状态；T_t的元素称为变迁，变迁表示欲使库所中布入托肯所满足的条件，系统的动态行为通过托肯在库所汇总的分布变化来反映，而托肯数目的变化是通过变迁的触发实现的；F描述Petri网的流关系，通过有向边表示；向量M₀表示Petri网的初始标识，初始标识即有托肯的相应库所对应元素所组成的向量。 

所述步骤六的具体步骤为： 

（6-1）将连接树映射到Petri网时，将一次设备、二次继电保护装置及其逻辑信息号映 射为Petri网中的库所，在图中用圆圈表示；