电力系统故障诊断的研究现状和发展趋势

摘 要：电力系统扩大我国电网的规模，与此同时相关故障也逐渐浮现出来，本文分析目前电力系统故障诊断的研究现状，其方法包括：模糊集理论、专家系统、粗糙集理论、人工神经网络、Petri网络和优化技术；在此基础上，对我国电力系统今后的发展趋势与发展重点做了简要描述，旨在为相关工作人员提供一定的参考。

关键词：电力系统故障诊断；研究现状；发展趋势

电力系统在我国得到越来越普遍的运用，其系统的发展扩大了我国的电网规模，同时也使得电网更加复杂，并且不同区域之间的相互联系也更加的紧密。电网规模的扩大的同时，其自身问题也在逐渐增多，对电力系统故障加强诊断，首先需要熟悉相关的诊断方法的研究现状。目前，在相关故障的研究上，其方法主要采用：模糊集理论、专家系统、粗糙集理论、人工神经网络、Petri网络、优化技术，下面详细的介绍相关方法。

1 电力系统故障診断的研究现状

模糊集理论（fuzzy theory）。模糊集理论主要是研究问题的不确定性，它将经典集合理论模糊化，通过引入语言变量和模糊逻辑，建立了具有完整体系的智能技术。随着模糊理论的发展，它已经被更多的运用到实际操作中，目前其在电力系统故障诊断中的运用主要集中在两个方面：第一，假设基础信息正确，但是实际上故障对应的保护装置和断路器之间的关系并不明确，运用模糊隶属度对这种关系进行定量模拟；第二，假设警报信息的可信度不是1，根据相关状态直接赋予可信度，再结合其他诊断方法给出模糊结果。模糊理论还可以和其它方法结合运用，但是由于隶属度获取等问题，限制了该理论的运用。

专家系统（expert system）。专家系统由于发展最早，所以是一种比较成熟的研究方法，被用到电力系统诊断的很多领域，其自身具有的特点与电力系统故障诊断有很多切入点。专家系统具有实时性、直观性和有效性，在一定程度上能够解决不确定性问题，并且给出的最终的结论比较符合人类言语习惯。专家系统虽然发展比较成熟并且运用广泛，但其自身有些缺点还是不能忽视的：第一，知识获取有待提高。知识的更新需要学习，需要靠人工移植，因此完善和更新知识库是完善专家系统方法的瓶颈；第二，系统维护问题。专家系统的知识库需要经常因为实际情况的变化进行更新与修改，相关的工作量比较大；第三，错误容忍度差。在专家系统知识没有涵盖的领域，专家系统对现有问题出现大量的错误诊断。

粗糙集理论。1982年，数学家Z.Pawlak提出的粗糙集方法主要用于处理不精确、不确定和不完全数据，它的核心思想：保持分类能力不变，简约知识，找出问题决策。该特点使得不少研究者把粗糙集理论引入电力系统故障诊断中。虽然粗糙集理论能够较强的出了力不完整的信息，但是其自身也有其缺点：第一，诊断规则取决于条件属性下各种故障情况训练样本集；第二，如果警报信息是关键信息时，系统的诊断结果将会受到很大的影响，也有可能因此得出错误的结论；第三，当出现多重问题时，粗糙集理论可能使系统崩溃。

人工神经网络（artifical neural network，ANN）。人工神经网络具有学习能力强、鲁棒性好和容错能力强，ANN主要运用于电力网络中不同故障组合产生不同的故障信息组合。其主要问题是：第一，系统的样本采集有时候很困难；第二，ANN与符号数据库的交互功能弱；第三，启发性知识处理得不好；第四，不能处理好收敛问题，可能陷入局部最小；第四，没有解释自身行为和输出结果的能力。

Petri网络。1992年，印度学者JenkinsL和Khincha HP将Petri原理应用到电力系统建模中，是最早的Petri应用实例。Petri网络计算简单，仅仅需要进行简单的矩阵计算，诊断速度快，并且有不确定信息的模板可以参考。缺点：第一，对知识经验的要求较高，节点多；第二，容错能力比较差，不易识别错误的警报信息。

优化技术。随着计算机技术的发展，许多优化方法浮出水面， 采用优化方法解决电力系统故障现在也已经比较普遍。目前常用的方法有遗传算法、模拟分子进化算法、Tabu搜索、模拟退火算法，贪婪算法等等，其中，遗传算法在电力系统中的应用比较普遍。缺点：第一，数学模型的建立比较困难；第二，随机因素的干扰可能会影响最优解的获取；第三，迭代次数太多时可能导致运行速度。

2 电力系统故障诊断的研究发展趋势

在以后的电力系统工作，需要再以下方面下手，提高电力系统故障的诊断能力与解决能力，促进我国电力系统的优化。第一：信息不完整情况下电力系统故障方法的研究；第二，将多种诊断方法联合使用，提高电力系统故障诊断的能力；第三，在信息高速发展的时代，各种信息越来越多，很多事物都是动态发展，因此对电力系统的诊断需要从静态到动态发展；第四，扩大诊断的领域意义。

参考文献

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[4] 纪伯公，王加. 基于信息融合技术的电力系统故障诊断[C]. 第六届全国信号和智能信息处理与应用学术会议论文集. 2012（09）.

作者简介

段烨炜（1986—），男，国网四川省电力公司乐山市五通桥供电分公司，研究方向：变电检修及继电保护。