電力系統(tǒng)故障診斷的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

摘 要：電力系統(tǒng)擴(kuò)大我國(guó)電網(wǎng)的規(guī)模，與此同時(shí)相關(guān)故障也逐漸浮現(xiàn)出來(lái)，本文分析目前電力系統(tǒng)故障診斷的研究現(xiàn)狀，其方法包括：模糊集理論、專(zhuān)家系統(tǒng)、粗糙集理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、Petri網(wǎng)絡(luò)和優(yōu)化技術(shù)；在此基礎(chǔ)上，對(duì)我國(guó)電力系統(tǒng)今后的發(fā)展趨勢(shì)與發(fā)展重點(diǎn)做了簡(jiǎn)要描述，旨在為相關(guān)工作人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)故障診斷；研究現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

電力系統(tǒng)在我國(guó)得到越來(lái)越普遍的運(yùn)用，其系統(tǒng)的發(fā)展擴(kuò)大了我國(guó)的電網(wǎng)規(guī)模，同時(shí)也使得電網(wǎng)更加復(fù)雜，并且不同區(qū)域之間的相互聯(lián)系也更加的緊密。電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大的同時(shí)，其自身問(wèn)題也在逐漸增多，對(duì)電力系統(tǒng)故障加強(qiáng)診斷，首先需要熟悉相關(guān)的診斷方法的研究現(xiàn)狀。目前，在相關(guān)故障的研究上，其方法主要采用：模糊集理論、專(zhuān)家系統(tǒng)、粗糙集理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、Petri網(wǎng)絡(luò)、優(yōu)化技術(shù)，下面詳細(xì)的介紹相關(guān)方法。

1 電力系統(tǒng)故障診斷的研究現(xiàn)狀

模糊集理論（fuzzy theory）。模糊集理論主要是研究問(wèn)題的不確定性，它將經(jīng)典集合理論模糊化，通過(guò)引入語(yǔ)言變量和模糊邏輯，建立了具有完整體系的智能技術(shù)。隨著模糊理論的發(fā)展，它已經(jīng)被更多的運(yùn)用到實(shí)際操作中，目前其在電力系統(tǒng)故障診斷中的運(yùn)用主要集中在兩個(gè)方面：第一，假設(shè)基礎(chǔ)信息正確，但是實(shí)際上故障對(duì)應(yīng)的保護(hù)裝置和斷路器之間的關(guān)系并不明確，運(yùn)用模糊隸屬度對(duì)這種關(guān)系進(jìn)行定量模擬；第二，假設(shè)警報(bào)信息的可信度不是1，根據(jù)相關(guān)狀態(tài)直接賦予可信度，再結(jié)合其他診斷方法給出模糊結(jié)果。模糊理論還可以和其它方法結(jié)合運(yùn)用，但是由于隸屬度獲取等問(wèn)題，限制了該理論的運(yùn)用。

專(zhuān)家系統(tǒng)（expert system）。專(zhuān)家系統(tǒng)由于發(fā)展最早，所以是一種比較成熟的研究方法，被用到電力系統(tǒng)診斷的很多領(lǐng)域，其自身具有的特點(diǎn)與電力系統(tǒng)故障診斷有很多切入點(diǎn)。專(zhuān)家系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性、直觀性和有效性，在一定程度上能夠解決不確定性問(wèn)題，并且給出的最終的結(jié)論比較符合人類(lèi)言語(yǔ)習(xí)慣。專(zhuān)家系統(tǒng)雖然發(fā)展比較成熟并且運(yùn)用廣泛，但其自身有些缺點(diǎn)還是不能忽視的：第一，知識(shí)獲取有待提高。知識(shí)的更新需要學(xué)習(xí)，需要靠人工移植，因此完善和更新知識(shí)庫(kù)是完善專(zhuān)家系統(tǒng)方法的瓶頸；第二，系統(tǒng)維護(hù)問(wèn)題。專(zhuān)家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)需要經(jīng)常因?yàn)閷?shí)際情況的變化進(jìn)行更新與修改，相關(guān)的工作量比較大；第三，錯(cuò)誤容忍度差。在專(zhuān)家系統(tǒng)知識(shí)沒(méi)有涵蓋的領(lǐng)域，專(zhuān)家系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有問(wèn)題出現(xiàn)大量的錯(cuò)誤診斷。

粗糙集理論。1982年，數(shù)學(xué)家Z.Pawlak提出的粗糙集方法主要用于處理不精確、不確定和不完全數(shù)據(jù)，它的核心思想：保持分類(lèi)能力不變，簡(jiǎn)約知識(shí)，找出問(wèn)題決策。該特點(diǎn)使得不少研究者把粗糙集理論引入電力系統(tǒng)故障診斷中。雖然粗糙集理論能夠較強(qiáng)的出了力不完整的信息，但是其自身也有其缺點(diǎn)：第一，診斷規(guī)則取決于條件屬性下各種故障情況訓(xùn)練樣本集；第二，如果警報(bào)信息是關(guān)鍵信息時(shí)，系統(tǒng)的診斷結(jié)果將會(huì)受到很大的影響，也有可能因此得出錯(cuò)誤的結(jié)論；第三，當(dāng)出現(xiàn)多重問(wèn)題時(shí)，粗糙集理論可能使系統(tǒng)崩潰。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（artifical neural network，ANN）。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、魯棒性好和容錯(cuò)能力強(qiáng)，ANN主要運(yùn)用于電力網(wǎng)絡(luò)中不同故障組合產(chǎn)生不同的故障信息組合。其主要問(wèn)題是：第一，系統(tǒng)的樣本采集有時(shí)候很困難；第二，ANN與符號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)的交互功能弱；第三，啟發(fā)性知識(shí)處理得不好；第四，不能處理好收斂問(wèn)題，可能陷入局部最??；第四，沒(méi)有解釋自身行為和輸出結(jié)果的能力。

Petri網(wǎng)絡(luò)。1992年，印度學(xué)者JenkinsL和Khincha HP將Petri原理應(yīng)用到電力系統(tǒng)建模中，是最早的Petri應(yīng)用實(shí)例。Petri網(wǎng)絡(luò)計(jì)算簡(jiǎn)單，僅僅需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的矩陣計(jì)算，診斷速度快，并且有不確定信息的模板可以參考。缺點(diǎn)：第一，對(duì)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的要求較高，節(jié)點(diǎn)多；第二，容錯(cuò)能力比較差，不易識(shí)別錯(cuò)誤的警報(bào)信息。

優(yōu)化技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，許多優(yōu)化方法浮出水面， 采用優(yōu)化方法解決電力系統(tǒng)故障現(xiàn)在也已經(jīng)比較普遍。目前常用的方法有遺傳算法、模擬分子進(jìn)化算法、Tabu搜索、模擬退火算法，貪婪算法等等，其中，遺傳算法在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用比較普遍。缺點(diǎn)：第一，數(shù)學(xué)模型的建立比較困難；第二，隨機(jī)因素的干擾可能會(huì)影響最優(yōu)解的獲?。坏谌?，迭代次數(shù)太多時(shí)可能導(dǎo)致運(yùn)行速度。

2 電力系統(tǒng)故障診斷的研究發(fā)展趨勢(shì)

在以后的電力系統(tǒng)工作，需要再以下方面下手，提高電力系統(tǒng)故障的診斷能力與解決能力，促進(jìn)我國(guó)電力系統(tǒng)的優(yōu)化。第一：信息不完整情況下電力系統(tǒng)故障方法的研究；第二，將多種診斷方法聯(lián)合使用，提高電力系統(tǒng)故障診斷的能力；第三，在信息高速發(fā)展的時(shí)代，各種信息越來(lái)越多，很多事物都是動(dòng)態(tài)發(fā)展，因此對(duì)電力系統(tǒng)的診斷需要從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)發(fā)展；第四，擴(kuò)大診斷的領(lǐng)域意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭創(chuàng)新，朱傳柏，曹一家，吳欣. 電力系統(tǒng)故障診斷的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化. 2006（04）.

[2] 王家林，夏立，吳正國(guó)，楊宣訪. 電力系統(tǒng)故障診斷的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)欲控制. 2010（09）.

[3] 毛曉東. 電力系統(tǒng)故障診斷應(yīng)用技術(shù)研究[D]. 碩士論文. 哈爾濱工程大學(xué). 2010（09）.

[4] 紀(jì)伯公，王加. 基于信息融合技術(shù)的電力系統(tǒng)故障診斷[C]. 第六屆全國(guó)信號(hào)和智能信息處理與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集. 2012（09）.

作者簡(jiǎn)介

段燁煒（1986—），男，國(guó)網(wǎng)四川省電力公司樂(lè)山市五通橋供電分公司，研究方向：變電檢修及繼電保護(hù)。