关于智能电网故障快速诊断方案的探究

贾敏锋

摘要：智能电网是基于基础设施的安装和数据集成的实施。这些基础设施包括通信和监控设备，其中大部分监控功能通过变电站内的智能电子设备实现。为了保障电子设备仪器的正常运转，做好其中故障的快速识别和诊断尤为关键。基于此，本文结合相关资料分析了基于PN理论的智能电网故障诊断方法，希望通过对其的研究与分析，能为相关电力工作者提供帮助与借鉴。

关键词：智能电网;故障;诊断;Petri网（PN）

1.PN基础理论

PN是一种表示描述流程的数学模型，可指定状态演化方程以及控制系统行为的代数关系，根据每个事件发生后流程的新状态对流程演化进行建模。通过考虑模型系统的状态演化（令牌在库所上的变化）来分析系统的动态行为，需要记住每个库所可能持有非负数量的令牌，由小实心点表示。在任何给定的时刻中，令牌在库所上的分布称为PN标记，并定义系统的当前状态。

由上述可得，变迁s2的触发可指示事件的发生（如断路器跳闸），使系统变迁到另一状态（如断路器开路）。电力系统中故障可能导致库所中的令牌数量变为负值。

2.智能电网故障快速诊断方案

当故障发生时，保护系统和检测器电流达到一定的值，或指示一定的动作。文中假定这些信息是提供给需要评估其连贯性的推理器。推理器可以是SCADA系统，通过远程终端单元（RTU）和通信信道接收和评估数据。所提出的故障检测与识别方法基于一个PN模型，该模型捕获所有保护系统和当前检测器及其动作。其中推理器能够对故障位置进行诊断，并在此过程中判断是否提供了错误的数据。具体来说，提出的故障诊断方法基于以下三个步骤：（1）开发适合故障检测的PN模型;（2）数据传输故障检测;（3）电力系统故障识别。

2.1用于故障检测的PN设计

PN的设计取决于所连接的DG和保护系统的底层电网的特性，预期精度取决于相应可用的传感信息。机组数量影响故障电流方向，保护系统决定了PN在库所和变迁方面的复杂性。假设有足够可用的传感器，通过图1所示的配电网说明设计过程。

第一步，考虑每个保护系统，构建其关联的PPN模型。文中网络由三个保护系统组成（P1，P2和P3），每个PN的结构取决于每个保护系统的阈值级别的数量。假设P1包含两个阈值级别，P2和P3都包含三个阈值级别，构造三个PPN，得到的方案如图4所示。第二步插入与母线相对应的DPN模型，母线具有识别当前方向的传感器。假设在母线B4上存在一个传感器，考虑到发电机的存在，在PN中加入一个DPN。如果PN是根据单个PPN的简单组成的，它将无法定位故障，还需要添加一些库所来关联从各PN中获得的信息。需要考虑定位馈线一（L1）的保护P2和母线发电机B4和馈线二（L2）下游的保护P3之间的故障。保护P2与母线B4之间的网络部分命名为区域一，保护P3与馈线L2末端之间的网络部分命名为区域二。因此，需要添加称为地方位置错误（PLFs）的库所。第一个PLF是pL1，表示区域一，第二个PLF是pL2，表示区域二。为了使这些信息相互关联，必须考虑所构造的PN和两个PLFs之间的连接。由于母线B4和保护P2之间的故障均有发电机和变电站，导致了保护P1和P2的下游电流，以及母线B4和保护P3的上游电流。而这现象表明，我们应该将库所p1d、p2d、p3u、pgen与pL1连接起来，相同地处理pL2（故障发生在区域二），但需注意馈线二上的唯一PN与保护P3相关联。这些连接是通过两个变迁sL1和sL2来实现的，这两个变迁对控制中心的传感器进行建模，使控制中心的传感器能够收集信息并指示故障位置。只有考虑库所ppu和ppd的输入和输出弧对应的两个令牌，PN才能正确演化。因此，系统地设计各保护系统的PN模型所采取的步骤如下：（1）若一个保护系统，其继电器和CB的数量等于相应保护系统的阈值电平的数量，则添加一个PPN模型;（2）在负载或发电机连接点的对应关系中插入DPN模型，检测器的数量越多，故障识别的准确度就越高;（3）在两个保护系统或电流检测器之间的任何电源分支添加一个PLF，其标记将表明故障的位置;（4）连接PPN和DPN到所添加的PLF，如果保護系统中与i-PLF所模拟的区段中的故障相对应的电流向下游（上游）流动，则将库所ppd（ppu）与i-PLF连接。注意，若下游保护系统无发电机，则不进行步骤（4）中指定的连接。

2.2数据传输故障过程

数据传输故障过程基于PN模型，通过奇偶校验操作，重构其化状态、识别故障，通常采用整数算法或p模运算。现有的方法通过将原始PN的状态嵌入到冗余的PN中进行编码，以便能够诊断PN库所或变迁中的故障。

2.3故障识别

故障的识别基于所建PN模型的演化。当与i-PLF相对应的变迁si触发时，PN的自然演化提供了故障位置的信息。忽略DG母线上检测器的PN，保护系统由三个带继电器的断路器组成。

3.结束语

总而言之，随着我国智能电网建设的不断推进，对于智能电网故障的快速诊断方案应当进行深入研究，不仅有助于保障电网的安全稳定运行，同时还能进一步推动我国电力事业发展与进步。

参考文献

[1]任庭昊，代运滔，马静.面向智能电网应用的配电自动化系统研究[J].信息与电脑（理论版），2019（12）：100-101+104.

[2]叶国豪.探讨智能配电网故障快速定位与故障恢复[J].中国新技术新产品，2016（23）：4-5.

国网金华供电公司，浙江金华 321000