科學(xué)技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)了電網(wǎng)安全技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)代電網(wǎng)的安全控制中，緊急狀態(tài)下的緊急控制主要由“離線整定、實(shí)時(shí)動(dòng)作”的繼電保護(hù)和穩(wěn)定控制裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些自動(dòng)裝置除了不具備事態(tài)發(fā)展的評(píng)估能力外，當(dāng)離線模擬與在線實(shí)際情況相差較大時(shí)，還可能發(fā)生保護(hù)動(dòng)作過(guò)慢導(dǎo)致電網(wǎng)振蕩，或發(fā)生不必要的解列問(wèn)題。因此，電網(wǎng)在正常狀態(tài)下動(dòng)態(tài)安全評(píng)估的預(yù)防性控制亟待加強(qiáng)。本文對(duì)電網(wǎng)事故定位和診斷的方法、事故處理中的電網(wǎng)恢復(fù)算法進(jìn)行了綜合研究。

　　【摘要】隨著社會(huì)的發(fā)展，電能在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的角色作用，安全越來(lái)越受到人們的重視，電網(wǎng)安全已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)討論的話題。本文從電網(wǎng)故障診斷和恢復(fù)處理角度，主要論述了基于人工智能的故障診斷方法、基于矩陣計(jì)算的故障定位方法，以及幾種事故處理算法，并對(duì)各自的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，指出了此領(lǐng)域研究存在的問(wèn)題。

　　【關(guān)鍵詞】電網(wǎng)故障,診斷,處理,人工智能,智能電網(wǎng)

　　1.電網(wǎng)故障定位和事故處理概念

　　綜合分析大量的事故，如要預(yù)防和控制事故，使事故損失降低到可以接受的范圍內(nèi)，就需要掌握事故規(guī)律，采取恰當(dāng)?shù)拇胧�、方法和手段預(yù)防和控制事故。

　　1）事故預(yù)想，是指根據(jù)工作實(shí)際情況，對(duì)可能出現(xiàn)的事故進(jìn)行分析設(shè)想，就事故發(fā)生后可能出現(xiàn)的情況進(jìn)行推斷，并就如何正確地判斷事故情況，有效地控制事故擴(kuò)大進(jìn)行管理。

　　2）故障定位，是指電網(wǎng)發(fā)生單一故障時(shí)，迅速判斷并確定故障發(fā)生區(qū)段。電網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)，調(diào)度人員要在最短時(shí)間內(nèi)對(duì)故障做出正確評(píng)判和決策，就要研究各種算法來(lái)及時(shí)有效地做出故障定位和隔離。

　　3）事故處理，需要注意解列判斷、故障隔離和故障恢復(fù)。在電網(wǎng)事故處理之前，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行解列狀態(tài)判斷，以了解系統(tǒng)是否解列及各子系統(tǒng)所包含的廠站。配電網(wǎng)發(fā)生故障后，在現(xiàn)有條件下繼電保護(hù)裝置一般無(wú)法精確地隔離故障設(shè)備，其動(dòng)作結(jié)果往往造成一條或數(shù)條饋線上的負(fù)荷全部失電。為了提高供電可靠性，有必要先將故障隔離，再將那些非故障停電區(qū)域的負(fù)荷先恢復(fù)供電，稱為故障恢復(fù)，其首要目標(biāo)是在允許的操作條件和電氣約束下，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)盡可能多地將停電區(qū)域的負(fù)荷轉(zhuǎn)供到正常的饋線上。

　　2.電網(wǎng)故障診斷算法

　　電網(wǎng)故障診斷方法中較常見(jiàn)的有專家系統(tǒng)、模糊理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、Petri網(wǎng)、優(yōu)化理論、信息理論等。這些方法在遇到多重故障（如繼電保護(hù)和斷路器的故障、通信失�。�時(shí)，每個(gè)方法都有自身的局限性。專家系統(tǒng)方法在電力系統(tǒng)故障診斷中取得了較大的進(jìn)展，其存在的難題是創(chuàng)建和維護(hù)專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)相當(dāng)復(fù)雜，且推理速度較慢也難以滿足大規(guī)模電力系統(tǒng)在線應(yīng)用。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法從簡(jiǎn)單電網(wǎng)上選取樣本，并得到訓(xùn)練，不適合大規(guī)模電網(wǎng)的案例。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外對(duì)電網(wǎng)故障診斷算法的研究現(xiàn)狀，以下分析基于人工智能的故障診斷方法和基于矩陣計(jì)算的故障定位方法。

　　2.1基于人工智能的故障診斷方法是一種新模型

　　基于停電區(qū)域的電力系統(tǒng)故障診斷運(yùn)用無(wú)源信息識(shí)別停電區(qū)域法，有效地將故障診斷問(wèn)題局限于某個(gè)小的局部網(wǎng)絡(luò)中；在停電區(qū)域內(nèi)，根據(jù)停電元件、斷路器和保護(hù)動(dòng)作信息構(gòu)造了新的只在停電區(qū)域中識(shí)別故障元件的0-1模型，并采用貪婪算法對(duì)故障診斷模型求解，驗(yàn)證了模型的正確性。采用粗糙集理論進(jìn)行電網(wǎng)故障診斷，大大提高了診斷的容錯(cuò)性，但丟失或出錯(cuò)的故障信息為關(guān)鍵信息時(shí)診斷結(jié)果會(huì)受到影響，準(zhǔn)確率較低。

　　嘗試綜合分析處理故障信息，運(yùn)用粗糙集理論的方法解決電網(wǎng)故障診斷問(wèn)題，保護(hù)動(dòng)作分析模塊先根據(jù)故障錄波數(shù)據(jù)判斷保護(hù)是否正確動(dòng)作，將修正后的故障信息存入相應(yīng)的模塊，然后用歷史故障樣本建立決策表，采用基于可辨識(shí)矩陣和信息熵的屬性約簡(jiǎn)算法提取最佳屬性約簡(jiǎn)組合，最后利用最佳屬性約簡(jiǎn)組合形成的約簡(jiǎn)決策表進(jìn)行電網(wǎng)的故障診斷，其準(zhǔn)確度較高。電網(wǎng)故障信息分為正常運(yùn)行狀態(tài)下的信息、事故后的動(dòng)作信息和靜態(tài)的繼電保護(hù)信息。根據(jù)信息記錄對(duì)象可分為開(kāi)關(guān)動(dòng)作、保護(hù)動(dòng)作、故障錄波。行波故障定位系統(tǒng)，不考慮阻抗、線路和電源參數(shù)及系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，故障引起的高頻電流信號(hào)是電流變壓器通過(guò)多通道測(cè)量信號(hào)所必需的，開(kāi)發(fā)了基于全網(wǎng)的行波故障定位系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了行波感應(yīng)器、故障定位和故障計(jì)算中心，滿足電網(wǎng)的故障定位要求，可以計(jì)算故障行波到達(dá)時(shí)間與故障計(jì)算中心配合，可以通過(guò)星形模型計(jì)算定位出故障位置。

　　2.2矩陣計(jì)算的故障定位方法

　　綜合矩陣法，可適用于單電源樹(shù)狀網(wǎng)和多電源復(fù)雜配電網(wǎng)。首先通過(guò)遠(yuǎn)方或就地設(shè)置裝置的工作模式，將故障狀態(tài)變量通過(guò)配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)上傳至配電自動(dòng)化控制中心，在配電自動(dòng)化控制中心計(jì)算機(jī)上應(yīng)用綜合矩陣法確定故障判斷矩陣中元素為1的位置，根據(jù)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)找到故障所在區(qū)間，下達(dá)調(diào)度命令、隔離故障區(qū)間、恢復(fù)非故障區(qū)間供電�；�于過(guò)熱區(qū)域搜索的多電源復(fù)雜配電網(wǎng)故障定位新方法（見(jiàn)圖1），通過(guò)判斷區(qū)域故障以及引入頂點(diǎn)對(duì)弧的負(fù)荷和區(qū)域負(fù)荷，給出簡(jiǎn)便的最小配電區(qū)域分離算法，并詳細(xì)論述了過(guò)熱區(qū)域的搜索步驟，對(duì)饋線測(cè)控終端故障信息不完備的情況給出了相應(yīng)對(duì)策。該方法具有較高的實(shí)用價(jià)值，容錯(cuò)性好，可精確衡量故障的程度。

　　針對(duì)饋線區(qū)域和開(kāi)關(guān)頂點(diǎn)的關(guān)聯(lián)拓?fù)渎?lián)結(jié)關(guān)系，提出改進(jìn)型矩陣算法，并通過(guò)最終形成的故障區(qū)間判定矩陣可直觀地定位出故障區(qū)域。該算法優(yōu)點(diǎn)是可以同時(shí)確定出隔離該區(qū)域應(yīng)斷開(kāi)的電源側(cè)開(kāi)關(guān)，可滿足在線應(yīng)用的需要；缺點(diǎn)是不能應(yīng)用于多電源和多故障復(fù)雜配電網(wǎng)故障定位，需要拓展研究。

　　3.電網(wǎng)事故處理算法

 

　　電網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)，迅速正確地判斷事故是盡快消除故障源、防止事故擴(kuò)大的前提，首先根據(jù)事故現(xiàn)象的關(guān)聯(lián)性，正確判斷事故性質(zhì)，確定送受端；根據(jù)電網(wǎng)的有功、無(wú)功潮流及電壓的變化，正確判斷事故所產(chǎn)生的后果。隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化，及時(shí)了解與控制系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，在恢復(fù)過(guò)程中分清主次關(guān)系，理順?biāo)碗姶涡颉?/p>

　　專家系統(tǒng)是目前人工領(lǐng)域內(nèi)最為活躍的一部分，故障診斷與恢復(fù)處理專家系統(tǒng)應(yīng)用很廣。其提出尋找無(wú)源連通區(qū)域，進(jìn)一步確定故障區(qū)的方法大大縮小了故障搜索范圍，提高了實(shí)時(shí)定位速度，同時(shí)也簡(jiǎn)化了多重故障。根據(jù)戴克斯特拉算法（Dijkstra）的思想，快速分離故障源，找出最優(yōu)供電路徑，迅速恢復(fù)未故障停電區(qū)的供電，采用面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA）進(jìn)行故障診斷及恢復(fù)專家系統(tǒng)，根據(jù)事故處理的原則給出了處理措施。最短路徑法故障處理如圖2所示：系統(tǒng)的恢復(fù)過(guò)程分為：黑啟動(dòng)階段、系統(tǒng)重構(gòu)階段和負(fù)荷恢復(fù)階段這3個(gè)階段。系統(tǒng)重構(gòu)階段劃分為“串行”送電階段和“并行”送電階段。“串行”送電階段即在系統(tǒng)恢復(fù)初期，系統(tǒng)電源較少，頻率和電壓調(diào)節(jié)能力不足時(shí)，只可以逐步地送電，該階段的優(yōu)化算法的尋優(yōu)目標(biāo)是以最短的路徑向一些關(guān)鍵廠站供電；隨著投入廠站的增多，“并行”送電階段系統(tǒng)頻率和電壓調(diào)節(jié)能力也隨之增強(qiáng)，該階段的優(yōu)化算法的尋優(yōu)目標(biāo)是以最小的代價(jià)向所有失電節(jié)點(diǎn)供電。選擇恰當(dāng)?shù)膶��?yōu)策略，適應(yīng)不同的初始條件，求解不同的多項(xiàng)式時(shí)間算法，結(jié)果準(zhǔn)確合理。研究了一種快速可靠的方法計(jì)算恢復(fù)系統(tǒng)的工作，運(yùn)用國(guó)際通用數(shù)理計(jì)算法的分支限定法來(lái)探討恢復(fù)系統(tǒng)的目標(biāo)方案。目標(biāo)函數(shù)確定為滿足快速斷路器最小的動(dòng)作次數(shù)和最小停電面積和運(yùn)行人員的操作措施。綜合考慮開(kāi)關(guān)操作次數(shù)最少和網(wǎng)損最小的配電網(wǎng)故障恢復(fù)重構(gòu)模型，將禁忌（Tabu）搜索技術(shù)應(yīng)用于所建立的故障恢復(fù)模型的求解，Tabu搜索技術(shù)的基本思想是通過(guò)記錄搜索歷史，從中獲得知識(shí)并利用其來(lái)指導(dǎo)今后的搜索以避開(kāi)局部最優(yōu)解。該方法的缺點(diǎn)是所有開(kāi)關(guān)的權(quán)重因子都取相同的值，Tabu搜索是考慮局部最優(yōu)解，因此可以在此方法基礎(chǔ)上拓展研究，使得模型求解更準(zhǔn)確。

　　電網(wǎng)事故恢復(fù)處理系統(tǒng)如下：

　�、偻ㄟ^(guò)歷史數(shù)據(jù)來(lái)找到解決問(wèn)題的方案；

　�、诓扇∵m應(yīng)法來(lái)提出一個(gè)新的方案，包含各種恢復(fù)方案和參數(shù)、規(guī)則來(lái)評(píng)價(jià)負(fù)荷電力系統(tǒng)的電氣參數(shù)表現(xiàn)；

　�、刍仡欀饕獙＜抑�識(shí)；

　　④確定最后的恢復(fù)步驟。

　　4.電網(wǎng)事故診斷和處理方法存在的問(wèn)題

　　1）在基于人工智能的故障診斷算法研究中，雖然引入了優(yōu)化問(wèn)題的不同尋優(yōu)方法，來(lái)提高算法中尋優(yōu)方案的能力，但是從算法的計(jì)算效率上看，達(dá)到實(shí)時(shí)的在線運(yùn)用要求還有差距。

　　2）在實(shí)際的調(diào)度工作中，當(dāng)碰到事故發(fā)生時(shí)，由于時(shí)間的限制性，有可能來(lái)不及調(diào)用專家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)來(lái)判斷及處理，大多還是憑借多年的工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)解決問(wèn)題。

　　3）考慮事故的多樣性。如何利用合適的診斷和處理方法，來(lái)解決問(wèn)題是未來(lái)工作的重心。

　　4）在故障恢復(fù)時(shí)，不僅要考慮局部的故障恢復(fù)，還要考慮全局，要能夠有效地調(diào)配整個(gè)配電網(wǎng)恢復(fù)容量。需要進(jìn)一步研究在保證恢復(fù)事故效率的前提下更加優(yōu)化的恢復(fù)方案。

　　5.結(jié)語(yǔ)

　　電網(wǎng)事故診斷及處理是電網(wǎng)系統(tǒng)研究的重要部分。本文從故障診斷和恢復(fù)處理角度，論述并評(píng)價(jià)了不同的事故診斷和處理的算法，這將對(duì)電力系統(tǒng)的預(yù)防控制和緊急控制功能以及電力系統(tǒng)恢復(fù)控制功能、連鎖性故障發(fā)生的機(jī)理及控制策略的研究有重要的推動(dòng)。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]顧雪平，盛四清.電力系統(tǒng)故障診斷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)的一種實(shí)現(xiàn)技術(shù)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1995（9）：26-30.

　　[2]畢天姝，倪以信，吳復(fù)立等.基于混合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法的故障診斷系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電力，2005（1）：31-35.

　　[3]孫偉，李林川，盧慶聰?shù)?基于停電區(qū)域的電力系統(tǒng)故障診斷的一種新模型[J].電網(wǎng)技術(shù)，2004.

　　[4]李乃永.電網(wǎng)故障信息處理系統(tǒng)應(yīng)用研究[D].山東大學(xué)，2008.

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