基于解析模型和优化技术的电力系统故障诊断（一）理论与方法*廖志伟，郭文鑫，董泰福，姜伟，何祥针，文福拴（华南理工大学电气工程学院，广东广州210098）摘要：基于解析模型和优化技术的电力系统故障诊断担了“基于统一信息平台的区域电网故障诊断的可将诊断问题表示成为求0-1整数的集成优化问题，从而研究”中故障诊断模型的研究，在原有的研究基可通过严密的数学运算来确知故障设备。本文在对故障诊础上，对针对现代电力系统保护的多重配置、主/断优化模型深入研究的基础上，针对现代电力系统的继电后备保护、自动装置配置对故障元件识别的解析保护以及重合闸等自动配置情况，提出了一种改进的电力模型——目标函数进行了修正。并依据现代电力系统故障诊断优化模型，在新模型中充分考虑了多重主、系统自动化、信息化以及数字化等方面的建设情后备保护、失灵保护以及重合闸的特殊性，并对各设备的期望目标函数做了改进。本文分两部分，第一部份主要是况，构建了现代电力系统实时故障诊断及分析系对基于解析模型和优化技术的电力系统故障诊断的解析统。目前，该软件的主体工程已经完成，并已经模型进行了改进；第二部分对在江苏省电力局的故障诊断做过大量的模拟测试，证明了经过改进的故障诊软件的组成、功能以及测试算例进行了介绍。断的更加合理，诊断结果更为准确。关键词：电力系统，故障诊断；解析模型；优化技术。本文分两部分，第一部份介绍所发展的故障诊断的模型和方法，第二部分介绍了所实现的实0引言时故障诊断系统的功能结构、组成以及测试算例。故障诊断及故障恢复等在线分析、预防控制技术是预防电力系统由偶然故障演化为大面积停1基于解析模型和优化技术的故障诊断模电事故的有力支持，对减少故障影响，保证电力型系统安全稳定运行，创造良好的生产经营环境具1.1基于解析模型和优化技术的故障诊断原理有重大的意义。近年来对电力系统故障诊断的研当电力系统发生故障时，会导致一连串的事究已获得较多的研究成果。目前较多的成果主要件发生，例如保护继电器、断路器以及重合闸装集中在如下四类：基于人工神经网络、基于专家置动作，表现为一系列的警报信息。这些警报信系统的故障诊断[1~3]、基于优化模型的故障诊断息与故障模式、不同警报信息之间存在逻辑因果[4~6]以及基于Petri网和粗糙集等的新型智能故关系，根据警报信息分析即可判断出所发生的故障诊断理论或方法。障模式。本课题组将基于优化技术的诊断方法引入电基于解析模型和优化技术电力系统故障诊断力系统故障诊断，并在此方面做了深入系统的研是将关于故障警报信息和实际发生故障模式的逻究，其基本思想是根据保护动作原理，首先将故辑关系描述为故障诊断的解析模型。为找到最能障诊断问题表示为0－1整数规划模型，之后用全够解释所出现的故障警报信息的故障假设，采用局优化算法求解。针对保护信息不完整情况可能目标函数来评价故障假设解释故障警报信息的优导致的误、错诊断，研究了以覆盖集理论为基础，劣。这样，就将故障元件辨识问题归结为无约束构造了不可观测的保护的状态识别的系统理论和0-1整数优化问题，然后根据已知的故障警报信严格的数学模型。在此基础上，将其与电力系统息，利用遗传算法或Tabu搜索算法求得诊断问题故障诊断问题描述为一个集成的优化问题，并用的解。Tabu搜索方法和遗传算法实现了上述优化问题1.2故障诊断的解析模型——目标函数[4~6]的求解。电力系统的各种故障最终是要体现在开关和在江苏省电力局科技项目的支持下，我们承继电保护的动作状态。因此，利用保护动作信号和断路器跳闸信号为警报信息源来构造诊断的目标函数。*国家自然科学基金资助项目(50477029);华北电力大学“电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室”开根据解析模型需要，将保护分为三类：放课题资助1主保护：被保护元件故障时，才动作的（即根据近后备保护的定义和动作原理表明，当只保护本元件），且在第一时间动作的唯一保护。且仅当所保护的对象有故障且其主保护没有动第一/近后备保护，本元件故障才动作的（即作，近后备保护动作。*只保护本元件），非第一时间动作。pfid*1pm（4）第二/远后备保护，相邻元件故障也有可能引d是pfi保护元件的状态,pm是对应主保护起动作的，即能作为相邻元件后备的保护。状态。据此，可以确定警报信息M和相应的特征警根据远后备保护的定义和保护动作的原理可报信息M*D的具体组成：知，任何所在其保护内的对象故障且故障对象到M＝pm,pf,ps,c(1)保护安装点的回路未切断，远后备保护动作。为了描述方便，定义了关联元件和关联路径M*D＝pm*D,pf*D,ps*D，c*D(2)的