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基于粗糙集理论的电网故障诊断专家系统研究

作　者: 李晶
导　师: 白晓民
学　校: 中国电力科学研究院
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 故障诊断专家系统粗糙集理论约简决策表知识库
分类号: TM769
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

随着电力系统规模的不断扩大和电网调度自动化水平不断提高,越来越全面的报警信息传送到各级电网调度中心。当电网发生故障尤其是复杂故障或自动装置动作不正常,开关、保护存在误动、拒动以及因信道干扰而发生的信息丢失等诸多不确定因素时,电力系统响应将会复杂化,给电网故障诊断工作造成很多困难。如果调度员对故障发生误判,漏判,可能会导致事故扩大等严重后果。因此,有必要发展一种鲁棒性强,适应各种不利情况的故障诊断方法,协助调度人员迅速识别故障,保证电力系统的安全稳定运行。粗糙集(Rough Sets, RS)理论是一种新的刻画不完整性和不确定性的数学工具。基于其在知识挖掘与处理中的优势,RS 已成为人工智能的新学术热点。电网故障诊断可以用一个模式分类问题来描述,很适合应用RS 理论的决策表方法。本文首先对国内外电力系统故障诊断的研究及发展现状进行了综述,随之重点阐述了粗糙集理论在电网故障诊断专家系统中的应用,在此基础上作进一步研究,考虑故障诊断的局域性和电网的连通性,提出了较大规模电网的蝶形分割方法,为RS 理论在较大规模电网故障诊断中的应用开辟了途经,最终将其引入电网故障诊断专家系统并用IEEE9 节点系统进行测试。算例测试结果表明了该方法在电网故障诊断专家系统中的可行性。

全文目录

第一章绪论  7-18
  1.1 课题研究的目的和意义  7-8
  1.2 国内外的研究  8-12
    1.2.1 研究发展  8-9
    1.2.2 研究方法  9-12
      1.2.2.1 专家系统(Expert System)  9-10
      1.2.2.2 人工神经网络(Artificial Neural Network)  10
      1.2.2.3 遗传算法(Genetic Algorithms)  10-11
      1.2.2.4 Petri 网络(Petri net)  11
      1.2.2.5 模糊理论(Fuzzy Theory)  11-12
  1.3 粗糙集理论发展与应用  12-16
    1.3.1 发展  12-13
    1.3.2 应用  13-16
      1.3.2.1 综述  13-15
      1.3.2.2 在电力系统中的应用  15-16
  1.4 本文主要工作  16-18
第二章粗糙集理论基础  18-27
  2.1 引言  18
  2.2 基本概念  18-23
    2.2.1 等价类与不可区分关系  18-20
    2.2.2 粗糙集  20-23
      2.2.2.1 定义  20-22
      2.2.2.2 非精确的数字特征  22
      2.2.2.3 粗糙隶属函数  22-23
  2.3 知识表达系统与知识约简  23-24
    2.3.1 知识表达系统  23
    2.3.2 知识约简  23-24
  2.4 决策表与决策规则  24-25
    2.4.1 决策表  24
    2.4.2 决策规则  24-25
    2.4.3 决策表的约简  25
  2.5 区分矩阵与区分函数  25-27
第三章粗糙集的约简算法  27-35
  3.1 引言  27
  3.2 属性约简  27-31
    3.2.1 约简标准  27
    3.2.2 属性的重要性  27-28
    3.2.3 基于区分矩阵的约简算法(穷尽算法)  28-31
  3.3 属性值约简  31-32
  3.4 其它约简算法  32-35
    3.4.1 贪婪算法(JohnsonReduc)  32
    3.4.2 遗传算法(AVGeneticReduct)  32-33
    3.4.3 动态约简(DynamicReduc)  33
    3.4.4 属性重要性的启发式算法  33-34
    3.4.5 互信息约简算法  34
    3.4.6 复合系统的约简  34
    3.4.7 扩展法则  34
    3.4.8 二维约简算法  34-35
第四章基于粗糙集理论的电网故障诊断专家系统  35-42
  4.1 引言  35
  4.2 原理  35-38
    4.2.1 概述  35
    4.2.2 简单配电网算例  35-38
  4.3 RS 知识库与传统知识库的特性比较分析  38-42
    4.3.1 生成方式区别  38-39
    4.3.2 信息含量与规则数目  39-40
    4.3.3 诊断性能  40-42
第五章粗糙集理论在大规模电网故障诊断应用中的分割方法研究  42-61
  5.1 大规模电网的 RS 分割  42-57
    5.1.1 引言  42
    5.1.2 分割方法  42-53
      5.1.2.1 基本原理  42-43
      5.1.2.2 方法一  43-44
      5.1.2.3 方法二  44-45
      5.1.2.4 方法三  45-49
      5.1.2.5 方法四  49-53
    5.1.3 IEEE9 节点系统的RS 蝶形分割  53-57
  5.2 具体问题处理  57-61
    5.2.1 故障信息在原始决策表中的表达问题  57-60
      5.2.1.1 引言  57
      5.2.1.2 简单配电网算例  57-60
    5.2.2 分割时电网中的分支选取问题  60
    5.2.3 分割前后原始决策表的字段排序问题  60-61
第六章 RS 电网故障诊断专家系统的设计实现  61-69
  6.1 研究背景  61
  6.2 总体设计  61-63
  6.3 RS 专家知识库的生成实现  63-64
  6.4 RS 电网故障诊断专家系统实例  64-69
第七章结论与展望  69-71
  7.1 结论  69-70
  7.2 展望  70-71
致谢  71-72
参考文献  72-77
附录一图4.1 配电网算例的RS 约简及其专家规则  77-79
附录二图5.9 配电网算例的RS 约简及其专家规则  79-81
附录三保护字符释义表  81-82
附录四生成RS 知识库的可视化界面及其程序建模  82-84

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