基于自适应模糊Petri网和有色Petri网的电网故障诊断方法研究

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现代电力系统网络规模不断扩大,发输电步入高电压、大机组时代,区域间电网联网程度更加紧密。一旦发生故障,需要快速的诊断出故障元件并恢复供电,以保证电力系统安全稳定运行,避免造成更大的损失。同时,随着电网监控装置越来越多、越来越智能化,故障时将会有大量的报警信息涌入调度中心,其中存在的不确定或不完备的信息及冗余信息给调度人员分析判断带来巨大工作量,因此研究一种能够在信息不完备情况下快速准确地给出故障结果的电网故障诊断方法具有重要意义。Petri网方法具有良好的并行处理和图形化表示的能力,非常适合处理离散问题。自适应模糊Petri(AFPN)和有色Petri网(CPN)是在Petri网的基础上发展而来。AFPN兼具Petri网和模糊逻辑理论的特点,能够通过概率的形式给出不确定性或不完备性问题的置信度,同时通过对权值的训练更加贴近模拟的真实系统。CPN具有简化Petri网模型的能力,是一种高级Petri网。本文拟研究基于AFPN和CPN的电网故障诊断方法,以协助调度人员快速判断故障,提高诊断效率,保证供电稳定和电网安全运营。本文针对SCADA系统传递的故障数据信息存在不确定和不完备的问题,建立了适用于自适应模糊Petri网的分层电网故障诊断系统。该系统分为三个层次:第一层是利用断路器状态信息的故障区域搜索,用于简单故障的快速判断和为第二层诊断划定调用模型的范围;第二层建立了基于保护和断路器数据信息的AFPN故障诊断模型,利用统计数据计算取得该模型的输出权值,增强了系统的可解释性;利用已有的大量故障样本对输入权值进行自适应训练,使模型更加贴近所模拟的真实系统;第三层建立了基于PMU数据信息的扩展AFPN模型,适用于第二层未能诊断出结果或诊断结果不理想的信息严重缺失情况。仿真结果表明该方法准确有效,通过与已有的FPN模型相比,证明了该模型有效地提高了诊断结果的置信度和诊断的容错能力。另外,针对Petri网模型架构通用性不强、建模复杂的问题,建立了一种基于有色Petri网的电网故障诊断模型,提出了适用于该模型方法的有色Petri网规则,讨论了该模型在网络拓扑改变时,初始设定数据修改的繁复程度和工作量。通过仿真验证表明该方法解决了模型架构复杂和通用性不强的问题,易于移植;并且对网络拓扑改变具有一定的适应性。
摘要第6-7页
Abstract第7-8页
第1章 绪论第11-18页
    1.1 本课题研究的目的和意义第11页
    1.2 电网故障诊断国内外研究现状第11-17页
        1.2.1 现有的电网故障诊断方法第12-15页
        1.2.2 基于Petri网的电网故障诊断方法第15-17页
    1.3 本论文所做的工作第17-18页
第2章 自适应模糊Petri网和有色Petri网的基本原理第18-26页
    2.1 Petri网的基本原理第18-19页
    2.2 AFPN的基本原理第19-24页
        2.2.1 AFPN的定义第19-21页
        2.2.2 AFPN的模糊产生式规则第21-23页
        2.2.3 AFPN的自适应训练方法第23-24页
    2.3 有色Petri网的基本原理第24-26页
第3章 基于AFPN的分层电网故障诊断方法第26-53页
    3.1 分层式电网故障诊断系统分析第26-29页
        3.1.1 故障数据来源分析第26-27页
        3.1.2 分层式故障诊断系统的基本构架第27-29页
    3.2 基于断路器状态信息的故障区域识别第29-32页
        3.2.1 基本原理第29-30页
        3.2.2 算例分析第30-31页
        3.2.3 算例分析第31-32页
    3.3 基于断路器和保护动作信息的AFPN模型第32-43页
        3.3.1 模型的建立第32-35页
        3.3.2 模型参数的选定第35-36页
        3.3.3 模型的推理算例第36页
        3.3.4 模型的自适应训练第36-41页
        3.3.5 算例分析第41-43页
    3.4 基于PMU的AFPN扩展模型第43-52页
        3.4.1 保护原理介绍第43-45页
        3.4.2 数据的提取和仿真第45-48页
        3.4.3 AFPN扩展模型第48-52页
    3.5 本章小结第52-53页
第4章 基于有色Petri网的电网故障诊断方法第53-64页
    4.1 基本思想第53-54页
    4.2 基于CPN的模型第54-55页
    4.3 模型相关规则第55-56页
    4.4 对17元件网络的建模第56-57页
    4.5 对28元件网络的建模第57-63页
        4.5.1 模型的建立第57-59页
        4.5.2 算例仿真第59-62页
        4.5.3 配置改变时模型的适应性分析第62-63页
    4.6 本章小结第63-64页
结论第64-65页
致谢第65-66页
参考文献第66-70页
攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果第70-71页
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