电力系统故障诊断分析

电力系统故障诊断分析

《电气自动化杂志》2014年第三期

1基十因果链的故障诊断方法

1.1事件集概念输入故障诊断系统的保护动作信息和断路器变

位信息可以抽象为具有时间、状态和定位属性的三维向量，此三维向

量构造的集合定义为事件集。事件集具有Zi={Ai,A''''i}的形式,

其中Ai为由保护动作向量构成的主观向量集合;A'"'i为由断路器

变位向量构成的客观向量集合，A''''i由Ai决定，具有一定的构成

规范[10]23。根据保护属性和集合特点，综合考虑多种故障情况,

可以将事件集分为五类，即主要保护动作事件集、失灵保护动作事件

集、重合闸动作事件集、单一保护动作事件集和单一断路器动作事件

集。

1.2因果链故障诊断方法因果链由位于链首的故障原因集结点

Ze和事件集结点Z据保护动作逻辑关系构成。根据故障原因的不同，

因果链又可以分为一次设备故障因果链、保护误动因果链和断路器误

动或调度操作因果链三种。系统发生故障后，先以进入系统的大量故

障信息创建事件向量，优化信息处理。接下来以先主观后客观的原则

构造不同类型的事件集结点，再构造故障诊断因果链。

2考虑遥信量遗漏的诊断方法

故障诊断系统的输入向量包括保护动作向量I和断路器变位向

量J。由于故障前后电路拓扑结构清晰，停电元件明确，SCADA系统

的自主状态估计功能使得J向量的准确性得到保证。然而考虑到全局

保护信息可能出现获取不完整的情况，保护动作向量T的准确度不能

达到百分之百。为了完善故障诊断在存在保护信息丢失时的算法，本

文依据断路器变位向量J的可靠性,反向以客观向量集合A'-'i={J}

设计主观向量集合Ai,形成虚拟的事件集Zi二{Ai‘并进行

因果链分析，诊断故障。

2.1虚拟事件集的构造理论上，非误动的断路器分闸与合闸需

要有相应的保护来启动，分闸可能由主要保护或失灵保护启动，合闸

则由重合闸启动。考虑存在保护信息遗漏的情况，将要对断路器变位

事件的不完全启动信息进行完善，以此构造虚拟保护动作事件，再对

虚拟事件的合理性进行判断。定义1虚拟事件集具有形如Zi={A/V'''}

的结构，其中A''''由事实断路器变位向J量构成，A为依据实施向

量J设计出的虚拟主观向量集合。构造A的方法如下：当变位向量J

表示分闸时，（1）根据虚拟事件集的定义构造虚拟的主要保护动作事

件集Zmk={AmkA，'''件}结点如下:其中k为J向量的变位断路器所连

接的一次设备个数。令Tk表示为相应一次设备J断路器端的主要保

护装置即可。Tk的保护属性为主要保护，并根据断路器变位向量J

的时间信息jkl设置保护动作时间信息ikl如下:其中k为与J向量

的变位断路器所连接的所有断路器个数。Ik的保护属性为失灵保护，

并根据断路器变位向量J的时间信息jkl设置失灵保护动作时间kl

如下其中k为J向量的变位断路器所连接的线路个数。Ik的保护属

性为失灵保护，并根据断路器变位向量J的时间信息jkl设置重合闸

动作时间ikl如下：

2.2虚拟事件集诊断结果分析将虚拟事件集结点Z''''和事实事

件集结点Z同等对待，先以原有算法构造因果链，再根据虚拟结点在

因果链中的位置，综合分析虚拟事件集结点的有效性如下，包括两种

主要情况：(1)如图1所示，虚拟事件集结点Z''''2处于完整的一次

设备故障因果链中。因果链包含故障原因集结点Ze和其他保护动作

的事件集结点。虚拟事件集结点Z''''2从定位和时间以及逻辑关系

上都符合继电保护原理，认为假设合理:承认Z''''2二都12}{J}}中虚

拟事件向量T2表示的保护装置出现了通讯遗漏情况。为了方便解释

故障，在因果链中添加扩大的遥信量遗漏故障原因集结点，如图2所。

⑵如图3所示，如果虚拟事件集结点Z''''1={{H}{J}}处于非一次

设备故障因果链的链首(找不到相关停电一次设备)。由于主观向量集

合{I1}W,所以此因果链不能进行断路器误动判断，只能认为虚拟

的保护动作事件H是误动作，构造存在矛盾，虚拟事件集不合理。

对不合理虚拟事件集的处理需要分两种情况：如果断路器变位向量J

己属于其它集合，即对于所有已经构造成链的事件集结点。

3算例分析

本文以图5所示的两个变电站和一个开关站共同建立的局部电

网为例，验证遥信量遗漏情况下因果链方法的有效性。初始运行状态

为所有断路器闭合。输入的保护和断路器动作向量如表1所示，i2=0

表示主要保护，i2=l表示失灵保护。j2为断路器状态:j2=0表示分

闸。考虑遥信遗漏的情况，需要将启动断路器变位的所有保护事件构

造完全，以虚拟事件集来判断故障原因。对于已知断路器变位向量,

JI,J2已有主保护启动事件，J5,J6,J8己有失灵保护启动事件，

而J3,J4,J7仍为独立向量。将启动事件不全的断路器变位向量构

造的虚拟事件集如表3所不。电网停电设备包括线路L1和1号主变，

并且存在对应的因果链。所以，前两条因果链为确定的一次设备故障

因果链，需要添加故障原因集结点，其余因果链为不合理构造。依据

章节2.2中第二种情况，对不合理的虚拟事件集因果链进行修改。

其中，断路器变位向量JLJ2,J3,J4,J5,J6,J8已在第一条因

果链中出现，删除由其构造的虚拟事件集;J7没有出现在现有的因果

链中，将J7构造为单一断路器动作事件集结点Zbs={{J7}}并添加

断路器误动或调度操作原因集。最终因果链如图7所示。整理原因集

结点并添加扩大的遥信量遗漏和断路器拒动原因集结点如表4所示,

完善的因果链如图8所示。最终可以根据事件集所包含事件向量的具

体属性，将图8中事件集结点所代表的信息翻译成文字，完成具有解

释信息的故障诊断和重演过程。

4结束语

针对以往的故障诊断仅考虑断路器和保护的正常动作信息.、拒动

误动信息，本文首次提出在故障诊断中考虑遥信量