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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。
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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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