[发明专利]一种智能变电站的故障诊断与评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种故障诊断与评估方法，尤其涉及一种智能变电站的故障诊断与评估方法。 

背景技术

随着智能电网建设的不断深入，作为智能电网核心部分的智能变电站建设也在飞速发展。国家电网在2010年2月发布《智能变电站设计规范》将智能变电站（Smart Substation）定义“为采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站”。从中可以看出，与常规变电站相比，智能变电站对管理和维护工作提出了更高要求。同时该规范首次定义了智能变电站应具有智能告警和故障信息综合分析决策功能：“应建立变电站故障信息的逻辑和推理模型，实现对故障告警信息的分类和过滤，在故障情况下对包括事件顺序记录信号及保护装置、相量测量、故障录波等数据进行数据挖掘，对变电站的运行状态进行在线实时分析和推理，自动报告变电站异常并提出故障处理指导意见。”该定义初步明确了智能变电站应具有故障诊断和评估功能，但其功能定义与常规变电站没有明显区别，没有完全体现出智能变电站通信网络化、设备数字化、智能化之后对故障诊断和评估功能的新的需求。如何为智能变电站运行提供有效的监测和维护手段，并使监测和维护手段自动化、智能化达到智能变电站的功能要求是今后智能变电站建设中需要解决的主要问题之一。 

变电站智能化之后，其二次系统结构和形态与常规变电站相比发生革命性变化，表现为物理的通信网络承载功能逻辑信号，常规二次回路变为通信网络，信号之间的连接变为虚拟端子和虚拟回路。网络物理拓扑与功能信息及信号的输入输出之间不再存在一一对应关系，传统的故障诊断及评估方法大多是基于二次电气回路的故障检测和分析，无法应用于智能变电站，导致对智能变电站故障检测和分析等业务很难开展。同时，现有的变电站故障诊断方法大多仅利用变电站内一次设备本身的运行状态及告警信息抑或利用断路器动作情况及故障报告来进行故障诊断，给出设备故障的概率。因此，现有变电站故障诊断方法存在信息缺失：一是没有涉及站内网络拓扑结构，没有涉及拓扑结构对于故障诊断过程及结果的影响，更没有涉及到将复杂拓扑结构进行简化，其实用性会限制；二是在故障诊断过程中没有涉及二次 通信网络在故障诊断过程中的影响，包括网络设备状态，通信网络质量，信息传输过程的延时、误码及丢包等因素的影响，这在智能变电站故障诊断中是不可或缺的。Petri网理论及专家系统在智能变电站故障诊断过程中应用较为广泛，但是基于拓扑结构的诊断方法至今尚未形成理论，而且利用单个Petri网或专家系统进行故障诊断评估，虽然过程较为快速，但没有融合智能变电站的全景信息，导致结果的精确度不高，在信息不确定情况下的容错性能也难以保证。 

智能变电站一次设备的智能化，使一次设备本体与二次系统中的合并单元、智能组件和智能终端等各种智能装置关联，未来这些智能装置将会与一次设备本体集成，一次设备直接接入二次系统网络，一次系统与二次系统的关联更加紧密，仅依靠一次系统及有限的保护和录波信息无法完整、准确地刻画智能变电站故障的知识特征。由此可见，智能变电站二次系统结构的变化及其对管理和维护手段的自动化和智能化要求提高，使传统的故障诊断和评估方法在诊断深度和诊断方法上已不能满足变电站智能化运行的需求。 

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种智能变电站的故障诊断与评估方法，它具有诊断过程清晰明了、诊断方法快速实用、诊断结果精确可靠的优点。 

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一种智能变电站的故障诊断与评估方法，具体步骤为： 

步骤一：构建智能变电站故障诊断与评估信息模型； 

步骤二：基于故障诊断与评估信息模型，对智能变电站中的一次设备、二次设备和网络设备计算故障和评估指标； 

步骤三：采用Petri网对智能变电站进行初级故障诊断与评估； 

步骤四：采用基于知识库的分布式专家系统进行最终诊断和评估。 

所述步骤一的具体步骤为： 

（1-1）通过智能变电站的功能配置模型获得智能变电站的静态信息，利用智能终端、智能组件合并单元、智能二次装置、变电站网络报文记录分析系统获取智能变电站的动态信息； 

（1-2）利用IEC61850标准通信模型作为变电站基本信息模型，建立对通信网络基类模型的描述；