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智能电网事故分析系统故障诊断服务的研究与实现

作 者: 苏广宁
导 师: 严正
学 校: 上海交通大学
专 业: 电力系统及其自动化
关键词: 变电站配置描述语言 拓扑分析 优化 覆盖集理论 信息融合 模糊Petri网 小波 证据理论 实时数字仿真系统
分类号: TM76
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要


在智能电网的大背景下,电网事故分析系统正在如火如荼的建设当中。本文的工作主要是事故分析系统的核心部分——故障诊断服务的研究与实现。基于IEC 61850的智能变电站有一套完整、系统的组织架构和支撑体系,这也是电网事故分析系统等高级应用的实现基础,本文首先对相关问题进行了概述。然后详细介绍了实际系统一次、二次设备的建模和导入内存库的过程,此为数据准备阶段。在此基础上利用内存库中的拓扑信息,结合前置采集的数据,通过系统结线分析划定故障区域。故障区域划定后,在主站端采用改进优化型故障诊断方法,进行诊断,并生成XML格式的诊断结果。本文对相关模型进行了改进,主要思想是保证诊断结果不发生漏判,并尽量减少误判。由于只基于保护、断路器状态量的故障诊断算法,在数据源方面存在先天的缺陷,所以引入录波数据进行信息融合,提高诊断精度,是一个必然的发展趋势。本文对信息融合理论做了比较详细的介绍,并对DS证据理论做出了一点改进。本文的信息融合考虑特征层和决策层两个层次。在特征层信息融合中,采用小波技术提取录波数据中的特征量,规约后得到点火序列,输入模糊Petri网,计算得到子站故障诊断结果,并对保护、断路器动作行为进行评价,形成故障简报上传主站,用以修正遥信量的错误。在决策层信息融合中,定义了三个专用于线路故障诊断的指标。采用各自不同的数据处理方法,将优化诊断结果和小波分析结果转化为对元件故障的支持度。考虑到多重故障的可能性,对以往在信息融合时将系统所有元件纳入一个辨识框架,令它们全体故障支持度之和为1的做法进行修改,将每个元件独立作为一个辨识框架。在本文提出的改进DS证据理论的方法下,将上述证据和优化结果进行融合,消除优化型方法可能产生的对线路的误诊断,得到精确诊断结果。整套方案在实时数字仿真系统(Real Time Digital System,RTDS)下得到了验证。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
第一章 绪论  11-17
  1.1 课题研究的背景和意义  11-12
  1.2 相关课题国内外研究现状  12-14
    1.2.1 故障综合信息的知识提取  13
    1.2.2 诊断知识库信息的表征  13
    1.2.3 诊断模型的研究  13-14
  1.3 本文的主要工作  14-16
  1.4 本章小结  16-17
第二章 电网事故分析系统概述  17-27
  2.1 前言  17
  2.2 电网事故分析系统的主要功能和支撑体系  17-19
    2.2.1 定义和主要功能  17-18
    2.2.2 支撑体系  18-19
  2.3 传统事故分析系统存在的问题  19-20
  2.4 故障信息统一建模  20-23
  2.5 数据存储中心  23-24
  2.6 故障信息数据仓库与数据挖掘  24-26
  2.7 本章小结  26-27
第三章 数据准备  27-58
  3.1 前言  27
  3.2 IEC 61850 概述  27-31
    3.2.1 IEC 61850 产生的原因和目的  27-28
    3.2.2 IEC 61850 的主要内容  28-29
    3.2.3 IEC 61850 的关键技术  29-31
  3.3 SCL 语言  31-37
    3.3.1 XML 简介  32
    3.3.2 XML 模式语言  32-34
    3.3.3 基于 XML 的变电站配置语言  34-35
    3.3.4 SCL 的四种文件类型  35
    3.3.5 SCL 文件的格式  35-37
  3.4 一次、二次系统建模  37-42
    3.4.1 功能角色  37-39
    3.4.2 具体流程  39-42
  3.5 SCD 文件导入内存库  42-57
    3.5.1 内存库  42-48
    3.5.2 一次设备的信息导入和关联  48-53
    3.5.3 保护配置信息导入  53-57
  3.6 本章小结  57-58
第四章 判别故障诊断区域  58-65
  4.1 前言  58
  4.2 拓扑分析基本概念  58-60
  4.3 判定故障诊断区域流程  60-63
    4.3.1 总体说明  60
    4.3.2 拓扑分析流程  60-61
    4.3.3 “起始设备”的确定  61
    4.3.4 元件搜索  61-63
    4.3.5 广度优先搜索算法说明  63
  4.4 与其他系统的接口  63-64
    4.4.1 访问数据库、获取拓扑关联接口  63-64
    4.4.2 故障区域判别模块的对外接口  64
  4.5 本章小结  64-65
第五章 基于遥信量的改进优化故障诊断  65-76
  5.1 前言  65
  5.2 经典优化故障诊断模型  65-69
    5.2.1 经典优化算法的目标函数  65-66
    5.2.2 保护和断路器期望状态的求解方法  66-67
    5.2.3 基本求解过程  67-69
  5.3 经典优化模型的问题及其产生原因  69-71
    5.3.1 拒动  69-70
    5.3.2 误动  70
    5.3.3 遥信量丢失  70-71
  5.4 改进模型  71-75
    5.4.1 覆盖集理论与故障诊断原则  71-72
    5.4.2 改进优化模型  72-73
    5.4.3 算例  73-75
  5.5 本章小结  75-76
第六章 信息融合理论  76-84
  6.1 前言  76
  6.2 信息融合的基本原理和层次结构  76-78
    6.2.1 信息融合的基本原理  76-77
    6.2.2 信息融合的层次结构  77-78
  6.3 经典 DS 证据理论  78-80
  6.4 改进 DS 证据理论  80-83
    6.4.1 传统 DS 证据理论的问题  80
    6.4.2 一种改进方法  80-82
    6.4.3 进一步改进  82-83
  6.5 融合结果的决策  83
  6.6 本章小结  83-84
第七章 特征层信息融合  84-91
  7.1 前言  84
  7.2 子站故障诊断系统  84-85
  7.3 录波数据的离散化与规约  85-86
    7.3.1 离散化  85
    7.3.2 动作时区规约  85-86
  7.4 模糊 PETRI 网(FPN)定义  86-87
  7.5 线路故障诊断的 PETRI 网模型  87-89
  7.6 用于优化型故障诊断的改进  89-90
  7.7 本章小结  90-91
第八章 决策层信息融合  91-98
  8.1 前言  91
  8.2 小波理论概述  91
  8.3 三个小波指标  91-94
    8.3.1 小波奇异度  91-92
    8.3.2 小波故障度  92-93
    8.3.3 小波能量度  93-94
  8.4 基于 RTDS 的仿真验证  94-97
    8.4.1 优化结果的处理  94-95
    8.4.2 融合  95-97
  8.5 本章小结  97-98
第九章 全文总结  98-100
  9.1 主要工作  98-99
  9.2 研究展望  99-100
参考文献  100-104
符号与标记  104-105
致谢  105-106
攻读硕士学位期间发表或录用的论文  106-108

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 电力系统的自动化
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