[发明专利]信息论与专家系统相结合进行电力系统故障诊断的方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统安全处理技术领域，特别涉及一种信息论与专家系统相结合进行电力系统故障诊断的方法。

背景技术

电力系统故障过程本身存在着不确定性，这种不确定性主要是由保护或断路器误动、拒动，远动信息通信错误等因素造成。在仅能通过SCADA(数据采集与监控)系统获得故障征兆信号时，电网故障诊断中的不确定性就更加明显，影响电网故障的实时诊断。贝叶斯网络和信息论都以概率论为基础，可以实现对故障信息的不确定性进行量化。

吴欣，郭创新等人在《电力系统及其自动化学报》2005，8，17(4)：11-15上发表“基于贝叶斯网络的电力系统故障诊断方法”一文中.把故障诊断问题表示为不确定性和不完备信息下的决策问题，建立了基于贝叶斯网络的分布式处理模型，对信息的不确定性进行了量化，实现了在不确定性和不完备信息下的电力系统故障诊断。但基于贝叶斯网络的故障诊断方法需要大量完备的实际故障样本进行训练以提高诊断精度，而且，现有基于贝叶斯网络的故障诊断方法在处理故障信息的不确定性时，都假定了事先已经知道缺失的遥信量，再利用其余故障信息对缺失信息进行估计，然后进行故障诊断。但这样的假设在实际应用中难以成立，目前实际应用中的SCADA系统，无论是采用原部颁CDT规约还是采用国际标准的101规约，遥信量都采用变位上送方式，以节省数据传输量。当发生故障时，即使出现了遥信丢失的情况，在调度端也难以确定具体是哪个遥信量出现了缺失。因此，在现阶段基于贝叶斯网络的故障诊断方法对于遥信信息传输错误带来的不确定性尚不具备实用性。同样的问题还存在于多种故障诊断方法中。

信息论从概率论出发，科学地解决了概率信息的测度问题，能够对不确定信息进行精确的度量。目前，在信息科学的指导下，已有学者将信息运动和重建理论应用到电网在线故障诊断中，把电力系统的故障诊断过程看作信息传递过程，通过求取信息损失的组合优化来计算故障诊断解空间的概率分布。汤磊，孙宏斌，张伯明等在《中国电机工程学报》，2003，7，23(7)：5-11中发表“基于信息理论的电力系统在线故障诊断”一文，文中的诊断方法促进了故障诊断技术的进一步发展。但在描述信息运动的过程时，完全采用通信系统模型来描述电力系统故障及其引起的保护动作、开关跳闸的过程，将“保护动作、开关跳闸”环节抽象为信道模型。把实际接收到的征兆看作确定信息，忽略了实际信道，即忽略了信息传输中的不确定性，这样不能完全反应故障征兆和故障之间的不确定性。而实际上，在发生故障的情况下SCADA提供的信息可能与现场的情况不一致，也就是说信息在传输中出现了错误，直接影响电网的安全和调度员的正确判断，如果忽略SCADA信号传输中的不确定性，将会影响故障处理的准确性。

在上述抽象的信息传输模型中，故障停电区域内的所有设备及其组合都被视为信源。假设被诊断的电力系统中有M个设备，这M个设备在故障过程中总共能产生N种征兆信号，则该信道的输入是一个M维的随机矢量，输出是一个N维的随机矢量。此方法设备可能故障的组合有2^M种，可能征兆的组合共有2^N种。是一组庞大的数据，虽然采用了现代优化算法来克服解空间过大的问题，但实际应用时，仍会影响到诊断速度，尤其是复杂故障时，信源解空间极大，不利于在线故障诊断。

郭创新，朱传柏，曹一家，吴欣等人在《电力系统及其自动化》2006，4，30(8)：98-103上发表的“电力系统故障诊断的研究现状与发展趋势”一文中介绍了专家系统在故障诊断中得到了成功的应用，但是由于SCADA信息的模糊性和不确定性，使专家系统在故障诊断过程中的缺点暴露无遗。一种情况是调度中心得到的故障征兆对应多种可疑故障，另一种情况是由于信息的错误传输，导致接收到的故障征兆无法与专家系统规则相匹配，此时基于专家系统的诊断方法无法处理这种不确定性。因此，在只有SCADA一个数据源的条件下，如何处理故障和征兆之间的不确定性，是需要研究的一个重要问题，必须将专家系统与其他技术相结合，才能提高故障诊断的准确度和实用性。

发明内容