计及网络化二次系统的智能变电站故障诊断与评估方法研究

Compared to traditional substation, the secondary system of smart substation has been cyberized. The physical wiring of the secondary circuit has been replaced by virtual communication signals. Therefore, fault detection and analysis methods based on secondary circuit cannot be applied in smart substation. However, the intelligentization and networking of substation provide research foundation and technical realization means to achieve more intelligent, integrated and deep going fault diagnosis and evaluation methods. The basic idea of the subject is to establish a smart substation standard diagnosis information model by using communication information modeling techniques; to establish unified diagnosis models of primary and secondary systems; to explore the deep-seated reasons of faults by insight into secondary system and communication network, and provide solutions; to present automated and smart means for operation management and maintenance of smart substation. The research content and key technologies of this subject include: modeling of fault diagnosis and communication information; constraint rules of primary system, secondary system and communication network knowledge; evaluation method and its parameter calculation ; fault reasoning methods and its process. This project will establish the theoretical foundation of smart substation fault diagnosis and evaluation, and present specific diagnosis functional structure and smart diagnosis methods, which has great research significance and broad application prospects.

智能变电站相对于传统变电站，其二次系统信号虚拟化，通信网络化，二次回路的物理硬接线已不存在，基于二次回路的故障检测和分析手段无法应用于智能变电站，但变电站的智能化，网络化也同时为实现更加智能、完整、深入的故障诊断与评估方法提供了研究基础和技术实现手段。本课题的基本理念是，利用通信信息建模技术，建立智能变电站标准化诊断信息模型，建立一次系统和二次系统的统一诊断模型，深入二次系统和通信网络内部探究故障发生的深层次原因，提供解决措施，为智能变电站运行管理和维护提供自动化、智能化手段。课题的主要研究内容和关键技术包括：智能变电站故障诊断与评估通信信息建模；智能变电站一次系统、二次系统、通信网络之间的知识约束规则；智能变电站故障评估模型及指标计算；智能变电站故障推理和评估方法。本课题将奠定智能变电站故障诊断与评估的理论基础，并提出具体的诊断功能结构和智能诊断方法，具有重要的研究意义和广阔的应用前景。

相对于传统变电站，智能变电站二次系统虚拟化，网络化，传统的故障检测和分析手段无法应用于智能变电站，但变电站的智能化，网络化也同时为实现更加智能、完善的故障诊断与评估方法提供了研究基础和技术实现手段。.本项目从智能变电站的技术形态和特点出发，提出了智能变电站故障诊断的基本架构，建立了融合一次系统和二次系统信息的故障信息模型，故障知识表达模型及诊断推理方法，精确定位故障元件，提供故障评估结果，为智能变电站运行管理和维护提供自动化、智能化手段。本项目研究内容如下所述：.（1）提出了智能变电站故障诊断基本框架及信息模型的建立方法；.（2）结合智能变电站实际情况，提出了基于故障-告警有向二分图的智能变电站故障知识模型，并将这种图形化的约束关联关系以关联矩阵的形式表达；.（3）在故障-告警有向二分图模型的基础上，提出了基于贝叶斯网络的智能变电站故障诊断与评估的智能推理方法，实现了对智能变电站可疑故障元件故障概率的计算；同时考虑告警信息完备度对比值形式贝叶斯算法的影响，进一步提出了基于信息融合方法的智能变电站故障诊断精确定位方法；.（4）根据智能变电站故障过程中保护和断路器的动作情况，提出了保护和断路器不正常动作分析推理模型，建立了保护拒动、误动以及断路器拒动、误动的分层溯源推理方法。.本项目采集了山东某220kV智能变电站现场数据，对本项目提出的知识表达模型及故障推理方法的可靠性、精确性和容错性进行了仿真验证和分析。.未来随着智能变电站数据信息的标准化程度不断提高，类型不断丰富，数据量不断增大，基于一二次系统多源数据的智能变电站故障诊断方法将极大地提高电网运行维护的可靠性和效率。