淺析電力系統的故障元件識別與故障原因分析架構

金亞娟

摘 要：快速識別電力系統中的故障元件和分析引起故障的原因，有助于盡快恢復系統的正常運行和減少停電損失。氣象等要素是導致電力系統故障的主要原因之一，但如何在故障診斷中適當計及這些要素的影響是一個有待深入研究的問題。在此背景下，本文首先從電力系統故障診斷的重要性出發，闡述了電力系統故障診斷模塊，且詳細論述了故障元件識別與故障原因分析方法架構。本文的研究具有一定現實意義，為電力系統故障診斷研究工作提供了理論參考。

關鍵詞：電力系統；故障診斷；外部環境要素分析

1引言

安全性、穩定性和經濟性是電力系統運行的主要目標。然而，自然災害、誤操作、污穢、雷電以及其它惡劣氣象因素常常會引發電力系統故障；其中，污穢、雷電以及其它惡劣氣象因素引起的故障占絕大多數。我國地域遼闊，輸電網絡規模龐大，且東、西部氣候差異很大；每年春夏兩季，沿海地區臺風、暴雨不斷，電力系統故障頻發，原因包括自然因素、人為因素以及設備自身因素等。實際運行經驗表明，許多地區的電力系統都有過因天氣狀況惡劣導致輸電線路、變電設備乃至變電站全停或部分停運的情況。由此可見，惡劣外部環境會大大增加電力設備發生故障的可能性，嚴重影響電力系統安全運行。

電力設備發生故障后，出于安全考慮，一般在設備停運后才去尋找故障原因，而這個故障排除過程往往需要花費幾十分鐘以上的時間。國內外在電力系統故障診斷方面已經做了很多研究工作，但問題尚未能很好解決。可靠且高效的故障原因分析可以幫助運行人員有針對性的尋找導致故障的線索，減少排除故障時間。

因此，針對電力系統故障元件識別與原因的研究，在電力系統高效排故方面具有重要又現實的意義。

2電力系統故障診斷

如圖1所示，電力系統故障診斷模塊主要包括下述三個步驟：

1）停電區域識別。根據故障前后的電力系統網絡拓撲結構分析不難識別出故障后的停電區域。停電區域中所包括的元件就是可疑故障元件。

2）故障元件診斷。根據故障區域內每個可疑故障元件與相應保護、斷路器動作之間的邏輯關系，構建每個元件的加權模糊Petri網絡，通過矩陣運算診斷出故障元件。

3）保護設備動作評價。根據診斷出的故障元件進行反向推理分析，可以對保護和斷路器的動作情況進行評價，以判斷其誤動和拒動情況。

3故障元件識別與故障原因分析方法架構

故障元件識別與故障原因分析屬于能量管理系統（EMS）中的高級應用功能，所需數據主要來源于調度自動化系統（SCADA/EMS ）、繼電保護及故障錄波系統、污穢監測系統、雷電監測系統和氣象預警系統等電力信息數據采集系統。在電力系統發生故障后，首先啟動故障診斷模塊，通過通訊接口從SCADA系統、保護信息系統以及廣域測量系統（WAMS）單向獲取實時數據并將其存放在故障診斷系統的實時數據庫之中，根據實時采集的數據進行故障元件診斷，之后將元件診斷結果發送給故障影響要素分析模塊。故障影響要素分析模塊接收并解析故障診斷模塊傳送過來的故障元件診斷結果，并采集實時污穢監測、雷電、氣象以及其它外部信息/數據等，分析故障原因，并生成故障影響要素分析報告供系統

運行人員查閱和分析。故障元件識別與故障原因分析框架如圖2所示。

4結束語

本文通過分析電力系統當前應用環境，構造了故障診斷與故障影響要素分析的系統架構。利用氣象等影響要素的故障元件識別與故障原因分析系統主要實現了下述功能：1）電力系統發生故障后，采用故障診斷模型識別故障元件，為系統運行人員盡快定位故障提供輔助決策；2）通過接入雷電、污穢、氣象等外部要素數據庫，對故障影響要素進行分析，把最可能引起故障的外部要素提供給運行人員，輔助其分析故障原因；3）通過電網離線數據庫模擬和復現事故真實狀態，為運行人員事后分析提供支持。

參考文獻：

[1]高曙.電力系統事故判斷專家系統的研究田[J].電力系統及其自動化學報，2010， 4（2）51-59.

[2]孫雅明.超高壓變電所在線故障診斷和分析的專家系統[J].中國電力工程學報，2011，12（2）：51-57.

[3]文福拴.基于遺傳算法和模擬退火算法的電力系統的故障診斷[J].中國電機工程學報，2013，14（3）： 29-35.