一种基于设备故障概率的电网故障诊断方法技术

技术编号:23888164 阅读:53 留言:0更新日期:2020-04-22 05:24
本发明专利技术公开一种基于设备故障概率的电网故障诊断方法,包括通过电力设备的实时感知采集继电保护和断路器的历史运行数据,统计继电保护及断路器故障概率;从电网故障信息系统采集继电保护和断路器的数量及其两者间的配置参数;从电网调度自控系统采集继电保护和断路器的实际动作状态、电网元件状态;以继电保护和断路器的实际动作状态和期望动作状态差异度最小和评估风险最小为目标,基于继电保护及断路器的故障概率和所采集的数据构建电网故障诊断多目标的优化模型;对优化模型进行线性化得到线性优化模型;利用模糊优化方法求解线性优化模型。本发明专利技术通过多目标的优化模型的求解得到更为准确、快速的故障诊断结果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于设备故障概率的电网故障诊断方法
本专利技术涉及电网故障诊断领域,特别涉及一种基于设备故障概率的电网故障诊断方法。
技术介绍
随着电网规模的不断扩大以及分布式能源的接入,电网的运维日趋复杂,也进一步加大了电网故障诊断的难度,给电力系统的安全稳定运行带来威胁。而电网状态透明作为泛在电力物联网的一个重要发展方向,因此亟需对电网故障诊断进行进一步研究。近年来,人们对基于解析模型的电网故障诊断提出了很多方法,然而在以往方法中,引入误动、拒动等状态变量后,增大了待求变量的维数,计算时易导致维数灾难,同时增加了求解时间。特别是,电网中继电保护与断路器状态异常时,已有的电网故障诊断解析方法求解难度大、效果不理想。另一方面,现有方法所采用的智能算法仅能得到一个局部最优解,但无法确定是不是优化问题的最优解。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是克服现有基于解析模型的电网故障诊断方法中的不足,提供一种基于设备故障概率的电网故障诊断方法,以解决电网中继电保护与断路器状态异常时,已有的电网故障诊断解析方法求解难度大、效果不理想的问题。为实现上述目的,本专利技术提出的一种基于设备故障概率的电网故障诊断方法,包括如下步骤:S10通过电力设备的实时感知采集继电保护和断路器的历史运行数据;S20从电网故障信息系统采集继电保护数量Z、断路器数量Y、继电保护、断路器与继电保护之间的配置参数;从电网调度自控系统采集继电保护实际动作状态rk、断路器实际动作状态ci、电网元件状态si;S30根据继电保护和断路器的历史运行数据和电网故障信息系统所采集的数据,统计继电保护及断路器故障概率;S40以继电保护和断路器的实际动作状态和期望动作状态差异度最小和评估风险最小为目标,基于继电保护及断路器的故障概率、继电保护数量Z、断路器数量Y、继电保护、断路器与继电保护之间的配置参数、保护实际动作状态rk、断路器实际动作状态ci、电网元件状态si构建电网故障诊断多目标的优化模型;S50对优化模型进行线性化得到线性优化模型;S60利用模糊优化方法求解线性优化模型。优选地,所述S40中所构建的电网故障诊断多目标的优化模型具体为:其中,f1为继电保护和断路器的实际动作状态和期望动作状态差异度的优化目标,f2为继电保护和断路器的评估风险的优化目标,minf1表示优化目标f1中所有继电保护和断路器的实际动作状态和期望动作状态差异度最小,minf2表示优化目标f2中所有继电保护和断路器评估风险最小,X=[ST,CT,RT]T为模型的状态向量,S为电网元件的集合,R为电网元件的保护集合,C为断路器集合,λkr为第k个保护的故障概率,rk为第k个保护的实际动作状态,为第k个保护的期望动作状态,Z为继电保护数量,λic为第i个断路器的故障概率,ci为第i个断路器的实际动作状态,为第i个断路器的期望动作状态,Y为断路器数量,Pkr(rk*)为第k个保护期望动作状态的概率,为第i个断路器期望动作状态的概率,fri为主保护的期望动作状态,frj为第一后备保护的期望动作状态,frk为第二后备保护的期望动作状态,si为电网元件状态,S(rk)为第二后备保护的保护范围内元件集合,ri为si的主保护的实际动作状态,rj为si的第一后备保护,p(rk,si)为从保护rk到元件si的断路器集合,fci为断路器的期望动作状态,RC为断路器c的所有保护集合。优选地,所述S50对优化模型进行线性化的方法包括:f2(X)存在对数函数,其决策风险为:令表示第k个继电保护设备的故障状态,时,设备无故障,时,设备出现故障,则由公式(2)有:将公式(5)代入公式(4)得:其中,为0-1变量,通过逻辑运算的线性化方法进行线性约束;所述通过逻辑运算的线性化方法进行线性约束的约束条件为:优选地,所述S50对优化模型进行线性化的方法包括:f2(X)存在对数函数,其决策风险为:令表示第i个断路器的设备故障状态,时,第i个断路器的设备无故障,时,第i个断路器的设备出现故障,则由公式(3)有:将公式(7)代入公式(4)得:其中,为0-1变量,通过逻辑运算的线性化方法进行线性约束;所述通过逻辑运算的线性化方法进行线性约束的约束条件为:优选地,所述S50对优化模型进行线性化的方法还包括:对决策风险进行分段线性化,假设每段的函数为gi(i=1,2,…,n),则将优化模型线性化表示为:其中,bi为分段函数的分点,m为分点数,为分点处的函数值,为0-1变量,为第k个保护的对数函数线性化过程中产生的第m个逻辑变量,为第j个断路器的对数函数线性化过程中产生的第m个逻辑变量;为第k个保护的对数函数线性化过程中第m个分点对应的对数函数值的权重,为第j个断路器的对数函数线性化过程中第m个分点对应的对数函数值的权重。优选地,所述S50对优化模型进行线性化的方法还包括:通过增加约束条件对目标函数f1(X)进行绝对值线性化:其中Rk,Ci为绝对值线性化过程中产生的逻辑变量,优选地,所述继电保护和断路器的历史数据包括每种型号的继电保护、断路器的在投产后不同年份的故障台数以及正常台数。优选地,所述S30中运用统计学求解继电保护及断路器故障概率,所述求解方法如下:式中,λkr为第k个继电保护的故障概率,为在一定统计年限内与第k个继电保护同型号且投产同样年数的继电保护故障个数,为相同统计年限内与第k个继电保护同型号且投产同样年数的继电保护总个数,λic为第i个断路器的故障概率,为在一定统计年限内与第i个断路器同型号且投产同样年数的断路器故障个数,为相同统计年限内与第i个断路器同型号且投产同样年数的断路器总个数。优选地,所述S60利用模糊优化方法求解线性优化模型的方法包括:定义F1,max为优化目标f1的极大值,F1,min为优化目标f1的极小值,F2,max为优化目标f2的极大值,F2,min为优化目标f2的极小值,w为f1的权重,(1-w)为f2的权重;ρ为权重的划分段数,则将线性优化模型加权和法为整数线性优化模型:求解整数线性优化模型的帕累托最优解;通过模糊隶属度函数,求取每个帕累托最优解对应的各目标函数的满意度,将其标准化后,选取出具有最大满意度的优化方案,其中模糊隶属度函数如下:式中,γi,j为第j个帕累托最优解第i个优化目标的模糊隶属度目标函数值,fi,j为第j个帕累托最优解第i个优化目标的目标函数值,帕累托最优解的标准化满意度如下式:优选地,所述逻辑运算包括与、或、非及其组合,则其线性化的方法如下:若与运算,原表达式为:则线性化表达式为:若或运算,原表达式为:s=a1||a2||…an,...

【技术保护点】
1.一种基于设备故障概率的电网故障诊断方法,其特征在于,包括如下步骤:/nS10通过电力设备的实时感知采集继电保护和断路器的历史运行数据;/nS20从电网故障信息系统采集继电保护数量Z、断路器数量Y、继电保护、断路器与继电保护之间的配置参数;从电网调度自控系统采集继电保护实际动作状态r

【技术特征摘要】
1.一种基于设备故障概率的电网故障诊断方法,其特征在于,包括如下步骤:
S10通过电力设备的实时感知采集继电保护和断路器的历史运行数据;
S20从电网故障信息系统采集继电保护数量Z、断路器数量Y、继电保护、断路器与继电保护之间的配置参数;从电网调度自控系统采集继电保护实际动作状态rk、断路器实际动作状态ci、电网元件状态si;
S30根据继电保护和断路器的历史运行数据和电网故障信息系统所采集的数据,统计继电保护及断路器故障概率;
S40以继电保护和断路器的实际动作状态和期望动作状态差异度最小和评估风险最小为目标,基于继电保护及断路器的故障概率、继电保护数量Z、断路器数量Y、继电保护、断路器与继电保护之间的配置参数、保护实际动作状态rk、断路器实际动作状态ci、电网元件状态si构建电网故障诊断多目标的优化模型;
S50对优化模型进行线性化得到线性优化模型;
S60利用模糊优化方法求解线性优化模型。


2.如权利要求1所述的基于设备故障概率的电网故障诊断方法,其特征在于,所述S40中所构建的电网故障诊断多目标的优化模型具体为:



其中,






f1为继电保护和断路器的实际动作状态和期望动作状态差异度的优化目标,f2为继电保护和断路器的评估风险的优化目标,minf1表示优化目标f1中所有继电保护和断路器的实际动作状态和期望动作状态差异度最小,minf2表示优化目标f2中所有继电保护和断路器评估风险最小,X=[ST,CT,RT]T为模型的状态向量,S为电网元件的集合,R为电网元件的保护集合,C为断路器集合,λkr为第k个保护的故障概率,rk为第k个保护的实际动作状态,为第k个保护的期望动作状态,Z为继电保护数量,λic为第i个断路器的故障概率,ci为第i个断路器的实际动作状态,为第i个断路器的期望动作状态,Y为断路器数量,Pkr(rk*)为第k个保护期望动作状态的概率,Pic(ci*)为第i个断路器期望动作状态的概率,fri为主保护的期望动作状态,frj为第一后备保护的期望动作状态,frk为第二后备保护的期望动作状态,si为电网元件状态,S(rk)为第二后备保护的保护范围内元件集合,ri为si的主保护的实际动作状态,rj为si的第一后备保护,p(rk,si)为从保护rk到元件si的断路器集合,fci为断路器的期望动作状态,RC为断路器c的所有保护集合。


3.如权利要求2所述的基于设备故障概率的电网故障诊断方法,其特征在于,所述S50对优化模型进行线性化的方法包括:
f2(X)存在对数函数,其决策风险为:



令表示第k个继电保护设备的故障状态,时,设备无故障,Tkr=0;时,设备出现故障,Tkr=1,则由公式(2)有:



将公式(5)代入公式(4)得:



其中,Tkr为0-1变量,Tkr通过逻辑运算的线性化方法进行线性约束;
所述Tkr通过逻辑运算的线性化方法进行线性约束的约束条件为:





4.如权利要求3所述的基于设备故障概率的电网故障诊断方法,其特征在于,所述S50对优化模型进行线性化的方法包括:
f2(X)存在对数函数,其决策风险为:



令表示第i个断路器的设备故障状态,时,第i个断路器的设备无故障,Tic=0;时,第i个断路器的设备出现故障,Tic=1,则由公式(3)有:



将公式(7)代入公式(4)得:


...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈奋陈家超马龙义钟红梅曹伟周俊煌李明琪黄廷城卢验锋戴广平
申请(专利权)人:广东电网有限责任公司广东电网有限责任公司惠州供电局广州市奔流电力科技有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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