關于智能電網故障快速診斷方案的探究

賈敏鋒

摘要：智能電網是基于基礎設施的安裝和數據集成的實施。這些基礎設施包括通信和監控設備，其中大部分監控功能通過變電站內的智能電子設備實現。為了保障電子設備儀器的正常運轉，做好其中故障的快速識別和診斷尤為關鍵?；诖?，本文結合相關資料分析了基于PN理論的智能電網故障診斷方法，希望通過對其的研究與分析，能為相關電力工作者提供幫助與借鑒。

關鍵詞：智能電網;故障;診斷;Petri網（PN）

1.PN基礎理論

PN是一種表示描述流程的數學模型，可指定狀態演化方程以及控制系統行為的代數關系，根據每個事件發生后流程的新狀態對流程演化進行建模。通過考慮模型系統的狀態演化（令牌在庫所上的變化）來分析系統的動態行為，需要記住每個庫所可能持有非負數量的令牌，由小實心點表示。在任何給定的時刻中，令牌在庫所上的分布稱為PN標記，并定義系統的當前狀態。

由上述可得，變遷s2的觸發可指示事件的發生（如斷路器跳閘），使系統變遷到另一狀態（如斷路器開路）。電力系統中故障可能導致庫所中的令牌數量變為負值。

2.智能電網故障快速診斷方案

當故障發生時，保護系統和檢測器電流達到一定的值，或指示一定的動作。文中假定這些信息是提供給需要評估其連貫性的推理器。推理器可以是SCADA系統，通過遠程終端單元（RTU）和通信信道接收和評估數據。所提出的故障檢測與識別方法基于一個PN模型，該模型捕獲所有保護系統和當前檢測器及其動作。其中推理器能夠對故障位置進行診斷，并在此過程中判斷是否提供了錯誤的數據。具體來說，提出的故障診斷方法基于以下三個步驟：（1）開發適合故障檢測的PN模型;（2）數據傳輸故障檢測;（3）電力系統故障識別。

2.1用于故障檢測的PN設計

PN的設計取決于所連接的DG和保護系統的底層電網的特性，預期精度取決于相應可用的傳感信息。機組數量影響故障電流方向，保護系統決定了PN在庫所和變遷方面的復雜性。假設有足夠可用的傳感器，通過圖1所示的配電網說明設計過程。

第一步，考慮每個保護系統，構建其關聯的PPN模型。文中網絡由三個保護系統組成（P1，P2和P3），每個PN的結構取決于每個保護系統的閾值級別的數量。假設P1包含兩個閾值級別，P2和P3都包含三個閾值級別，構造三個PPN，得到的方案如圖4所示。第二步插入與母線相對應的DPN模型，母線具有識別當前方向的傳感器。假設在母線B4上存在一個傳感器，考慮到發電機的存在，在PN中加入一個DPN。如果PN是根據單個PPN的簡單組成的，它將無法定位故障，還需要添加一些庫所來關聯從各PN中獲得的信息。需要考慮定位饋線一（L1）的保護P2和母線發電機B4和饋線二（L2）下游的保護P3之間的故障。保護P2與母線B4之間的網絡部分命名為區域一，保護P3與饋線L2末端之間的網絡部分命名為區域二。因此，需要添加稱為地方位置錯誤（PLFs）的庫所。第一個PLF是pL1，表示區域一，第二個PLF是pL2，表示區域二。為了使這些信息相互關聯，必須考慮所構造的PN和兩個PLFs之間的連接。由于母線B4和保護P2之間的故障均有發電機和變電站，導致了保護P1和P2的下游電流，以及母線B4和保護P3的上游電流。而這現象表明，我們應該將庫所p1d、p2d、p3u、pgen與pL1連接起來，相同地處理pL2（故障發生在區域二），但需注意饋線二上的唯一PN與保護P3相關聯。這些連接是通過兩個變遷sL1和sL2來實現的，這兩個變遷對控制中心的傳感器進行建模，使控制中心的傳感器能夠收集信息并指示故障位置。只有考慮庫所ppu和ppd的輸入和輸出弧對應的兩個令牌，PN才能正確演化。因此，系統地設計各保護系統的PN模型所采取的步驟如下：（1）若一個保護系統，其繼電器和CB的數量等于相應保護系統的閾值電平的數量，則添加一個PPN模型;（2）在負載或發電機連接點的對應關系中插入DPN模型，檢測器的數量越多，故障識別的準確度就越高;（3）在兩個保護系統或電流檢測器之間的任何電源分支添加一個PLF，其標記將表明故障的位置;（4）連接PPN和DPN到所添加的PLF，如果保護系統中與i-PLF所模擬的區段中的故障相對應的電流向下游（上游）流動，則將庫所ppd（ppu）與i-PLF連接。注意，若下游保護系統無發電機，則不進行步驟（4）中指定的連接。

2.2數據傳輸故障過程

數據傳輸故障過程基于PN模型，通過奇偶校驗操作，重構其化狀態、識別故障，通常采用整數算法或p模運算?，F有的方法通過將原始PN的狀態嵌入到冗余的PN中進行編碼，以便能夠診斷PN庫所或變遷中的故障。

2.3故障識別

故障的識別基于所建PN模型的演化。當與i-PLF相對應的變遷si觸發時，PN的自然演化提供了故障位置的信息。忽略DG母線上檢測器的PN，保護系統由三個帶繼電器的斷路器組成。

3.結束語

總而言之，隨著我國智能電網建設的不斷推進，對于智能電網故障的快速診斷方案應當進行深入研究，不僅有助于保障電網的安全穩定運行，同時還能進一步推動我國電力事業發展與進步。

參考文獻

[1]任庭昊，代運滔，馬靜.面向智能電網應用的配電自動化系統研究[J].信息與電腦（理論版），2019（12）：100-101+104.

[2]葉國豪.探討智能配電網故障快速定位與故障恢復[J].中國新技術新產品，2016（23）：4-5.

國網金華供電公司，浙江金華?321000