聶志芳 劉春玲

（遼寧工業(yè)大學(xué) 遼寧省錦州市 121001）

配電網(wǎng)的自動化發(fā)展為故障信息獲取創(chuàng)造了條件。當(dāng)配電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，數(shù)據(jù)龐大且繁雜，由于存在誤報(bào)、漏報(bào)情況，使故障數(shù)據(jù)分析難度加大。因此如何對大量且復(fù)雜的開關(guān)量故障數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，成為提供配電網(wǎng)故障診斷判據(jù)的關(guān)鍵一步。本文主要對SCAD系統(tǒng)中收集到的開關(guān)量進(jìn)行信息提取，并考慮誤報(bào)、漏報(bào)信息，保證準(zhǔn)確性。配電網(wǎng)故障所需定義的變量包括：故障元件動作情況(S)；保護(hù)和斷路器動作情況(P、B)以及是否發(fā)生誤動或者拒動情況(M,R)。

1 基于改進(jìn)粗糙集理論的開關(guān)量信息約簡

在信息提取中，屬性集約簡是非常重要的一環(huán)，本文采取差別矩陣求解核屬性，經(jīng)過改進(jìn)的差別矩陣M(I)中的元素可通過決策表IS 中的元素比較得出，IS 中包括論域U，條件屬性C，決策屬性D 等。M(I)中的元素可定義為：

2 基于推理鏈的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

2.1 疑似故障元件的判定

為減少診斷的時(shí)間，本文先對故障區(qū)域內(nèi)元件進(jìn)行預(yù)判。假設(shè)預(yù)判值為V，動作系數(shù)ω，保護(hù)、斷路器動作情況h，得：V=∑ω×h，當(dāng)V 大于閾值Vth(1.6)后，可判斷為疑似故障線路。當(dāng)主保護(hù)及相應(yīng)的斷路器動作即可將母線視為疑似故障元件。

2.2 原始推理鏈的構(gòu)造

推理鏈中的節(jié)點(diǎn)滿足因果與時(shí)序聯(lián)系，本文依據(jù)正序原則，由故障信息推算保護(hù)、斷路器動作與否。首先將故障信息分為：保護(hù)和斷路器集合(A)，獨(dú)立的保護(hù)動作集合(Ap)，獨(dú)立的斷路器動作集合(Ab)。對每個(gè)疑似故障元件，將其放在鏈?zhǔn)椎奈恢茫俑鶕?jù)相對應(yīng)的保護(hù)配置關(guān)系將后續(xù)動作添加到推理鏈中，完成推理鏈的構(gòu)建。

2.3 原始推理鏈的修正

從報(bào)警數(shù)據(jù)集合U 中挑選出與疑似故障元件S 相關(guān)聯(lián)的動作集合，合成US。信息識別過程如圖1、2所示，其中，m 為TCi中元素的個(gè)數(shù)，n 為MCi中元素的個(gè)數(shù)。

圖1：誤報(bào)信息檢測流程

2.4 推理鏈節(jié)點(diǎn)可信度計(jì)算

圖2：漏報(bào)信息檢測流程

2.5 基于推理鏈的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

3 基于粗糙集和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)故障開關(guān)量信息提取

配電網(wǎng)故障下，基于粗糙集與貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)量故障信息提取流程如下：

（1）根據(jù)SCADA 系統(tǒng)獲取故障的保護(hù)配置數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行等價(jià)篩選；

（2）構(gòu)建決策表后以此建立差別矩陣，根據(jù)分辨矩陣進(jìn)行約簡得出最佳約簡集合；

（3）確定故障區(qū)域后進(jìn)行元件預(yù)判，由此建立推理鏈并修正；

（4）計(jì)算保護(hù)、斷路器信任度值，建立貝葉斯網(wǎng)絡(luò)；

（5）以反向推理為依據(jù)推算出元件故障概率，進(jìn)行故障提取以及判定。

4 算例分析

在圖3 電網(wǎng)系統(tǒng)中生成的故障為：母線B7 出現(xiàn)故障，B7 主保護(hù)啟動，動斷路器CB40、CB34、CB35 動作，線路L7 與L5 相應(yīng)的遠(yuǎn)后備保護(hù)啟動，CB29 和CB19 動作，同時(shí)CB33 拒動，CB20誤動，并且CB31 發(fā)生時(shí)標(biāo)錯(cuò)誤。

圖3：某電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

表1：各類保護(hù)以及斷路器動作狀態(tài)可信度

調(diào)取調(diào)度中心故障數(shù)據(jù)，可知動作的有：母線B7 主保護(hù)、線路L7 在B5 側(cè)與L5 在B3 側(cè)的遠(yuǎn)后備保護(hù)；動作的斷路器有：CB19、CB20、CB29-31、CB34-35、CB40。

本算例的報(bào)警數(shù)據(jù)分為：A={{B7 主保護(hù)啟動，CB40，CB34，CB35 動作}，{L7 遠(yuǎn)后備保護(hù)啟動，CB29 動作}，{L5 遠(yuǎn)后備保護(hù)啟動，CB19 動作}}；Ap為空集；Ab={CB20、CB31 動作}。網(wǎng)絡(luò)結(jié)線分析后可確定區(qū)域內(nèi)包括母線B7、B8，線路L5、L6、L7。報(bào)警信息集合為U(B7)、U(B8)、U(L5)、U(L6)、U(L7)，由于數(shù)據(jù)中包含B7 的主保護(hù)及斷路器動作數(shù)據(jù)，則B7 可歸為疑似故障母線；B8 的先前預(yù)判值為：L7 遠(yuǎn)后備保護(hù)*0.5+CB29*0.5+L5 遠(yuǎn)后備保護(hù)*0.5+CB19*0.5+CB20*0.5+CB31*0.5=3，該值小于5.5，則B8 是正常母線。同理可判斷其余線路：L5、L7 正常，L6 故障。建立母線B7 的推理鏈并進(jìn)行修正，此處分析可能錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)為CB20、CB31。經(jīng)分析判斷CB20 為錯(cuò)誤信息，CB31 為真實(shí)信息。改正后的推理鏈如圖4所示。

圖4：母線B7 修正后的推理鏈?zhǔn)疽鈭D

B7 中各節(jié)點(diǎn)動作可信度值計(jì)算過程：[B7 主保護(hù)*0.95+0.45，CB34*0.95+0.45，CB35*0.95+0.45，CB40*0.95+0.45；L7 遠(yuǎn) 后 備保護(hù)*0.85+0.45，CB29*0.95+0.45；L5 遠(yuǎn)后備保護(hù)*0.85+0.45，CB19*0.95+0.45；CB31*0.9+0]。由貝葉斯反向推理所得得B7 故障概率超過99.9%。同理可計(jì)算L6 的故障概率為0，診斷結(jié)果如表2所示。

表2：本算例的診斷結(jié)果

5 結(jié)語

本文對開關(guān)量信息加以提取，對于歷史數(shù)據(jù)，采用粗糙集構(gòu)建差別矩陣，并對屬性進(jìn)行性約簡得到結(jié)果，根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)中保護(hù)和斷路器因果關(guān)系構(gòu)造推理鏈并進(jìn)行修正，計(jì)算保護(hù)和斷路器動作可信度后建立貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，完成配電網(wǎng)基于開關(guān)量信息的提取。本文方法在現(xiàn)有信息不完備的情況下，仍能保證準(zhǔn)確性。