[发明专利]基于PMU信息和Petri网的有源配电网故障诊断方法

权利要求书

1.一种基于PMU信息和Petri网的有源配电网故障诊断方法，其特征在于，引入了故障可疑元件库及故障诊断模型，利用多点配电网同步相量测量单元的高频全采样及特征数据获得系统特征信息，并配合Petri网进行故障诊断，包括如下步骤：

1)当获得量测信息或故障指示器显示电网发生故障后，从配电自动化系统中获取故障各保护动作信息；

2)分析故障各保护动作信息来确定各保护动作对应的故障区域，分别对每个故障区域内的动作元件进行编号；

3)基于PMU信息确定故障可疑元件，整理形成各故障区域的故障可疑元件子库；包括：

(1)对于每个故障区域，基于多点配电网同步相量测量单元的高频全采样量测数据，结合保护动作信息，提取故障发生时刻的前后设定时段配电网同步相量测量单元量测点的电压和电流的时序特征；

(2)依据保护动作信息和电压和电流的时序特征确定故障区域可疑元件；

(3)根据各故障区域内的所有元件的编号和故障区域可疑元件，形成各故障区域的故障可疑元件子库；

4)将各故障区域的故障可疑元件子库合并得到最终的可疑元件库，并分别建立一次系统元件的可疑元件故障树模型；

所述的可疑元件故障树模型的建立原则为，在故障树中用结点代表一次系统元件，包括线路、断路器、母线、变压器，用结点间的线连接表示一次系统元件间的物理连接；将故障可疑元件作为起点，以每个故障可疑元件向外搜索的路径的方向为正方向构成分支，逐次搜索判断保护动作是否与故障可疑元件相关联，并将与故障可疑元件关联的电气设备加入到故障树中，直至每个分支都被确定完为止；

5)利用各故障可疑元件故障树模型分别建立对应的故障可疑元件的Petri网故障诊断模型；

6)基于故障区域内各保护动作信息，向一个所述的故障可疑元件的Petri网的库所布入托肯值；所述的托肯值，是Petri网的基本元素，具体指存入可疑元件库的库所中的保护动作信息，能够从所在的库所移动到另一个库所，Petri网基本元素还包括变迁和有向弧；

7)对所述的Petri网进行矩阵运算推导，直到形成稳定Petri网；

所述矩阵运算推导的规则，是指Petri网的结构和变迁点火过程，每一个变迁t都设定一个激发阈值λ＝0.6，如果变迁t的点火过程中所有输入库所中的托肯值都大于激发阈值，那么变迁t点火触发；当变迁t点火触发时，去除变迁t点火过程中的所有输入库所中的托肯值，并对应存入变迁t点火过程中的所有输出库所中；

所述的对Petri网进行矩阵运算推导，是将网络状态向量M表示库所的状态，U表示变迁节点是否满足点火触发条件，满足点火触发条件的向量值为1，否则为0；关联矩阵C表示变迁节点同输入库所和输出库所的连接关系，网络状态向量M的状态方程为：

Μ_n+1＝M_n+CU_n+1 (1)

其中，n表示网络状态向量M的第n个状态，n为大于等于0的整数，初始网络状态向量M₀由动作保护和断路器的信息决定，关联矩阵C表示为：

式中，W(P,t)∈[0,1]表示从库所集合P到变迁t的有向弧F权值，表示推理规则为真的置信度值，置信度值越高，规则可信度越高，(P,t)表示为表示P到t间存在的有向通路，(t,P)表示为表示t到P间存在的有向通路；

将网络状态向量M的初始状态值带入状态方程进行迭代计算，使网络状态向量M发生变化，直到输出库所出现托肯值时，形成稳定Petri网；

8)建立故障诊断综合模型，对故障可疑元件进行分析，判断是否为故障元件；

9)判断是否完成对所有故障可疑元件的Petri网故障诊断模型的处理，完成则进入步骤10)，否则返回步骤6)；

10)得出最终诊断结果，并对保护动作作出评价；所述的对保护动作作出评价，包括：

(1)对保护误动的评价：当对于已经动作的保护，保护范围内受保护的元件均未发生故障，则已经动作的保护为误动；或虽然发生故障的元件在该保护的范围内，但同时有优先级别高于已经动作的保护的保护也作出保护动作，则优先级别低的保护作出的保护动作为误动；

(2)保护拒动的评价：已经发生故障元件的主保护的断路器库所中状态值为0，或者没有状态的变化，则判定为主保护的断路器拒动，再检查主保护的断路器的保护动作信息，如果保护动作信息也没有主保护的断路器的动作，则判定为主保护也拒动；如果已经得到结论主保护拒动，此时主保护的后备保护断路器库所中状态值为0或者没有状态的变化，则判定为后备保护断路器也拒动，再检查后备保护断路器的保护动作信息，如果保护动作信息也没有后备保护断路器的动作，则判定为后备保护也拒动。