电力系统故障诊断研究
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责任编辑：刘
辉
Ｔ Ｅ Ｌ ／ ０ １ Ｏ 一 ６ １ ７ ７ ３ ２ ３ ３
ＣＥ ＰＥ
！ 雹 ： ２
电力系统故 障诊断研究
王 芳
摘要 ： 电能无时无刻￣ ｚ－ ４ Ｊ ｌ 产生重要 的影响， 保 障电力系统的正常、 稳定运行是电力企业重要 的工作， 也是 当前学术和工程领域研
究的重点。 对此 ， 系统总结和分析了 电力系统故障诊 断的常用方法和措 施 ， 具体分析了 专家系统、 遗传算法、 神经 网 络算法、 模糊理论和
模糊集合观念 常用 于处 理因语言及智识 上产生不 明确性特 质的事 物上 ， 模 糊集合论可视为明确集合论 的延伸， 弥补二值逻 辑（ ｑ ￣ ０ ｌ ｆ Ｐ １ ） 无 法对不明确边界 事物描述 的缺 点， 经归属函数来 表示集合 元素对该 集合的隶属程 度， 然后 由模糊规则库推论其 结果。 此 法必须 先从 问题描 述来定 义归属函数， 亦 需设计 出严 谨 有效的推论规则。 多应用于警报讯号处理 、 变压器故 障诊 断。 三、 遗传算法的基因演算法 （ ＧＡ） 基 因遗传演算法 是一种模拟 人类基 因演化的模型 ， 在这种 模 型中， 问题 的解 答被巧妙 地安 排成一串数值 ， 模拟 基因中的一
践 中仍 存在一 些不足之 处 ， 主要 问题 是知识 获取的瓶 颈问题 ，
神经 网络具 备高度神经计 算能力和极 强的 自 适应性 、 鲁棒 性和容错 性。 用 神经网络处理 问题只需要进行简单 的非线性 函 数的数次复合， 不需要建 立任何物理模 型和人工干预， 具有自 组 织、 自 学习能力， 能 映射高度 非线 性的输入输出关 系， 重新观察 现象之后 判断输出。 神经 网络法在故 障诊断中得到高度重视 和
步在信 息知识基础 上根据报警进 行故 障排 除的结论的推理 。 实际应 用中， 如美 国电力公司依赖 与得克萨斯 州农 工大 学 共 同开发 的电源系统管理专家系统 （ 雷莱恩专家 系统 ） 、 数 字故 障录 波 （ ＤＦ Ｒ） 这个 专家 系统 ， 根据 Ｄ Ｆ Ｒ 数 据故 障诊 断扰 动。 ＤＦ Ｒ 可 以记录在 系统故 障期 间的系统参 数 ， 如雷 电和操作 冲击
将欲 达成 的策 略以决策树 型式表示 ， 再应用搜寻技 巧寻 找 适当的策 略。多应用 于故障诊 断。
六、 因 果 网路 （ 因 果 网络 。 ＣＥ Ｎ）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
因果 网路具 有平行处理 的推论能力， 主要 特色系使用并 行
电压 突然上升 或骤降 、 供 电中断、 过电压、 欠 电压 、 谐波和 瞬态
等 引起 的故 障参数 。
处理的推论机制 ， 可得到快速 的推论结果。 多应用于故障诊断。
七、 神经网络
传统 的方 法是失败 的Ｄ Ｆ Ｒ 开始 自 动记录并存储相关 数据 ， 保护工作进行离线分析， 以评估该系统 的保护作用。 雷莱恩专家 系统 可以免 除上述 过程 ， 分析故 障录波数 据和 自 动 提取撰 写报 告， 然后通过传真 或Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ 发送到系统 的时间表或相关人 员。 虽然专家 系统可以有 效地模 拟专家完成 故障排 除， 但在 实
两种 综合 的或改进的优化 算法。
关键词： 系统； 故障诊 断； 算法 作者简介： 王芳 （ １ ９ ７ ４ 一 ） ， 女， 浙江诸暨人 ， 浙江省绍兴 电力局， 工程师。（ 浙江 绍兴 ３ １ ２ ０ ０ ０ ） 中图分类号 ： Ｔ Ｍ７ ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ７ — ０ ０ ７ ９（ ２ ０ １ ３ ） ３ ３ — ０ ２ ３ ９ — ０ ２
产 规则为基础 的系统 ， 即保护断路 器操作人员 的行 动逻辑 和诊
禁区搜寻法为求得 整体最佳解 ， 主要特色系利用禁 区来 控 制求解过 程。 多应用于警报讯号处理 。
五、 决策树搜寻法 （ 决策树搜索 ）
断经验排 除这一可能性 ， 形成 故 障诊 断 专家系统 知识库 ， 进 一
应 用 于电力工程 领域 ， 国内外对于故 障区域估 测 （ 故障 区段估 计） ， 变压器 故 障诊 断 （ 变压器 故 障诊 断 ） ， 警 报 处理 （ 报警处
理） 及 谐波侦测 （ 谐波 检测 ） 等 领域所提方 法 ， 大致可归纳为下
列几种。
一
、
专家系统
专家系统 的创 始人 费根鲍姆 认为 ： 专家系统是 一套智能 化 软件 系统 ， 利用 理论及推 理步骤来 完成 以前只有行业 专家方 能 解 决 的复 杂问题 。 专家系统建 立 的主要 目标是利用具 有特定 领 域 问题解 决能力的专家 系统 ， 为非专家 解决现场 复杂的 问题 提 供 支持 和帮助 。 人 工智能 是专家系统 中最活跃 同时也是 成果 最 丰富 的一个研 究领域 。
串染 色体 ， 大量 的基 因经过演化 、 突变与交 配等运算 不停地产
生新的基因， 且淘汰不 良的基因 ， 最后演化出问题的最佳 解答。 多应 用于电力系统故 障诊断、 主动式 滤波器规 划。
四、 禁 区搜寻法 （ 禁忌搜 索Ｔ Ｓ）
专家系统在输 电和配电网络 故障诊断 中的典型应 用是以生
广泛应 用 ， 它 在处理 不确定 性问题时具 有独特 的优 势。 人工 神
２ ３ ９
学术 交流 Ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ
一
套 完整 的监 控 （ 监控 和数据 采集 ， Ｓ Ｃ Ａ Ｄ Ａ） 系统与警报
知识 是难 以维持的 ， 并不能有 效解决 众多不明朗因素的故障诊 断， 这些问题极大地影 响了故障诊 断的准确性 。
二、 模糊逻辑 （ 模 糊逻辑 ）
讯号 处理 （ 报警 处理 ） 系统 ， 将 有助于提 升调 度人 员处 理事故 的能力 ， 能 够根 据系统 的情 况明确指 示引起异 常之原 因， 提供 必 要的解决 措施 。 近年来 ， 人 工智慧 （ 人工智能 ） 方法 已被广泛
辉
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ＣＥ ＰＥ
！ 雹 ： ２
电力系统故 障诊断研究
王 芳
摘要 ： 电能无时无刻￣ ｚ－ ４ Ｊ ｌ 产生重要 的影响， 保 障电力系统的正常、 稳定运行是电力企业重要 的工作， 也是 当前学术和工程领域研
究的重点。 对此 ， 系统总结和分析了 电力系统故障诊 断的常用方法和措 施 ， 具体分析了 专家系统、 遗传算法、 神经 网 络算法、 模糊理论和
模糊集合观念 常用 于处 理因语言及智识 上产生不 明确性特 质的事 物上 ， 模 糊集合论可视为明确集合论 的延伸， 弥补二值逻 辑（ ｑ ￣ ０ ｌ ｆ Ｐ １ ） 无 法对不明确边界 事物描述 的缺 点， 经归属函数来 表示集合 元素对该 集合的隶属程 度， 然后 由模糊规则库推论其 结果。 此 法必须 先从 问题描 述来定 义归属函数， 亦 需设计 出严 谨 有效的推论规则。 多应用于警报讯号处理 、 变压器故 障诊 断。 三、 遗传算法的基因演算法 （ ＧＡ） 基 因遗传演算法 是一种模拟 人类基 因演化的模型 ， 在这种 模 型中， 问题 的解 答被巧妙 地安 排成一串数值 ， 模拟 基因中的一
践 中仍 存在一 些不足之 处 ， 主要 问题 是知识 获取的瓶 颈问题 ，
神经 网络具 备高度神经计 算能力和极 强的 自 适应性 、 鲁棒 性和容错 性。 用 神经网络处理 问题只需要进行简单 的非线性 函 数的数次复合， 不需要建 立任何物理模 型和人工干预， 具有自 组 织、 自 学习能力， 能 映射高度 非线 性的输入输出关 系， 重新观察 现象之后 判断输出。 神经 网络法在故 障诊断中得到高度重视 和
步在信 息知识基础 上根据报警进 行故 障排 除的结论的推理 。 实际应 用中， 如美 国电力公司依赖 与得克萨斯 州农 工大 学 共 同开发 的电源系统管理专家系统 （ 雷莱恩专家 系统 ） 、 数 字故 障录 波 （ ＤＦ Ｒ） 这个 专家 系统 ， 根据 Ｄ Ｆ Ｒ 数 据故 障诊 断扰 动。 ＤＦ Ｒ 可 以记录在 系统故 障期 间的系统参 数 ， 如雷 电和操作 冲击
将欲 达成 的策 略以决策树 型式表示 ， 再应用搜寻技 巧寻 找 适当的策 略。多应用 于故障诊 断。
六、 因 果 网路 （ 因 果 网络 。 ＣＥ Ｎ）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
因果 网路具 有平行处理 的推论能力， 主要 特色系使用并 行
电压 突然上升 或骤降 、 供 电中断、 过电压、 欠 电压 、 谐波和 瞬态
等 引起 的故 障参数 。
处理的推论机制 ， 可得到快速 的推论结果。 多应用于故障诊断。
七、 神经网络
传统 的方 法是失败 的Ｄ Ｆ Ｒ 开始 自 动记录并存储相关 数据 ， 保护工作进行离线分析， 以评估该系统 的保护作用。 雷莱恩专家 系统 可以免 除上述 过程 ， 分析故 障录波数 据和 自 动 提取撰 写报 告， 然后通过传真 或Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ 发送到系统 的时间表或相关人 员。 虽然专家 系统可以有 效地模 拟专家完成 故障排 除， 但在 实
两种 综合 的或改进的优化 算法。
关键词： 系统； 故障诊 断； 算法 作者简介： 王芳 （ １ ９ ７ ４ 一 ） ， 女， 浙江诸暨人 ， 浙江省绍兴 电力局， 工程师。（ 浙江 绍兴 ３ １ ２ ０ ０ ０ ） 中图分类号 ： Ｔ Ｍ７ ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ７ — ０ ０ ７ ９（ ２ ０ １ ３ ） ３ ３ — ０ ２ ３ ９ — ０ ２
产 规则为基础 的系统 ， 即保护断路 器操作人员 的行 动逻辑 和诊
禁区搜寻法为求得 整体最佳解 ， 主要特色系利用禁 区来 控 制求解过 程。 多应用于警报讯号处理 。
五、 决策树搜寻法 （ 决策树搜索 ）
断经验排 除这一可能性 ， 形成 故 障诊 断 专家系统 知识库 ， 进 一
应 用 于电力工程 领域 ， 国内外对于故 障区域估 测 （ 故障 区段估 计） ， 变压器 故 障诊 断 （ 变压器 故 障诊 断 ） ， 警 报 处理 （ 报警处
理） 及 谐波侦测 （ 谐波 检测 ） 等 领域所提方 法 ， 大致可归纳为下
列几种。
一
、
专家系统
专家系统 的创 始人 费根鲍姆 认为 ： 专家系统是 一套智能 化 软件 系统 ， 利用 理论及推 理步骤来 完成 以前只有行业 专家方 能 解 决 的复 杂问题 。 专家系统建 立 的主要 目标是利用具 有特定 领 域 问题解 决能力的专家 系统 ， 为非专家 解决现场 复杂的 问题 提 供 支持 和帮助 。 人 工智能 是专家系统 中最活跃 同时也是 成果 最 丰富 的一个研 究领域 。
串染 色体 ， 大量 的基 因经过演化 、 突变与交 配等运算 不停地产
生新的基因， 且淘汰不 良的基因 ， 最后演化出问题的最佳 解答。 多应 用于电力系统故 障诊断、 主动式 滤波器规 划。
四、 禁 区搜寻法 （ 禁忌搜 索Ｔ Ｓ）
专家系统在输 电和配电网络 故障诊断 中的典型应 用是以生
广泛应 用 ， 它 在处理 不确定 性问题时具 有独特 的优 势。 人工 神
２ ３ ９
学术 交流 Ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ
一
套 完整 的监 控 （ 监控 和数据 采集 ， Ｓ Ｃ Ａ Ｄ Ａ） 系统与警报
知识 是难 以维持的 ， 并不能有 效解决 众多不明朗因素的故障诊 断， 这些问题极大地影 响了故障诊 断的准确性 。
二、 模糊逻辑 （ 模 糊逻辑 ）
讯号 处理 （ 报警 处理 ） 系统 ， 将 有助于提 升调 度人 员处 理事故 的能力 ， 能 够根 据系统 的情 况明确指 示引起异 常之原 因， 提供 必 要的解决 措施 。 近年来 ， 人 工智慧 （ 人工智能 ） 方法 已被广泛
