本站原创关键字：电网事故决策；信号过滤；故障诊断；编码petri网
0 引言
电网发生故障后，快速、准确定位故障设备，对于恢复正常供电，维持电网的稳定运转具有重要作用。但是，电网的规模日趋庞大、复杂，同时变电站综合自动化系统的广泛运用，使变电站基本实现无人值守，这些因素使得电网发生故障后短时间内产生大量告警信号上传至调度监控中心，结果导致调度员难以在短时间内做出正确判断。电网事故决策辅助系统可以帮助调度员将更多精力投入到故障恢复中去。本论文对电网事故决策辅助系统的功能和实现策略进行探讨。
SCADA系统的功能局限性
目前的SCADA系统仅有有限的信号分级能力，并且大电网故障时产生的并发信号数量非常大，经过分级过滤后留下的信号量还是很多，信号相互交叉排序，影响了调度员处理事故的速度和准确度。
SCADA平台受到自身限制，对于信号过滤规则、故障类型推理规则、故障定位规则的功能开发能力不足，需要设计独立的电网事故决策辅助系统帮助调度员实现快速、正确复电。
电网事故决策辅助系统的功能实现
电网事故决策辅助系统以SCADA系统的数据库中实时接收数据，先进行信号过滤，然后对信号进行组合推理，判断故障类型。通过对电网进行拓扑浅析，判断停电区域，最后对故障设备进行定位。
2.1信号过滤
电网事故决策辅助系统以SCADA 系统数据库读取的实时信号数据中，大部分对事故处理没有帮助，必须加以过滤。目前SCADA系统的告警信号分为三类，第一类是变电站设备上传的SOE报文，由变电站设备硬接点产生，可靠性高；第二类是SCADA系统前置机对接收到的SOE报文进行处理后产生的信号，由于SCADA系统前置机经常出现信号接收失败或重复接收现象，且容易导致接收时间延时，所以信号的可靠性较第一类信号为低；第三类是调度员对SCADA系统告警信号进行确认以及操作的动作时间信号。读取实时信号后，电网事故决策辅助系统首先将第二类和第三类信号过滤掉，只保留SOE报文，然后对重复的报文应合并处理。
2.2故障类别判断
过滤后的信号按间隔进行分组。电网设备（线路、母线和变压器）与开关、保护之间应该设置联系表，以方便将信号按间隔归组。列举地区电网所有的设备故障类别，对每个类别的故障信号所包含的关键字数量进行统计，形成逻辑公式。如果一组信号组与一个逻辑公式相匹配，则判定为该信号组所属设备间隔发生了该逻辑公式代表的故障。比如，110kV线路一般配置距离保护、零序保护和重合闸，有些线路还配有纵联差动保护。那么对于“110kV线路重合不成功”这种故障类型，其故障信号至少包括一个“距离”或者“零序”或者“差动”关键字，并且包括一个“重合闸”关键字和两个“断开”关键字、一个“闭合”关键字。
2.3停电区域统计
电网发生故障后，保护动作跳开相应开关，以而隔离故障设备，使故障设备和受累停运设备形成孤立的无源电气岛。这些无源电气岛即为停电区域。根据故障后电网所有开关的状态形成电力系统的网络拓扑图，分别以每个电源点开始，用广度优先搜索策略遍历拓扑图。拓扑图中未被访问到的设备形成一个或多个区域，这些区域即为停电区域。地区电网的电源点包括带负荷的500kV变压器、地方电厂上网线路、地区电网与其他电网间的联络线。地区电网与其他电网间的联络线是否是是电源点，还应通过中调的实时电网方式图进行判断。
故障设备定位
Petri网[2-3]策略能够图形化表达系统模型，适用于离散事件动态系统的建模浅析，推理速度快，因而具有很好的运用前景。本论文采取文献[2-3]的编码Petri网策略，利用地区电网开关和保护的动作信息，对故障设备进行定位，其历程如下：
寻找失压设备的远后备保护及其开关
以停电区域中选取一个失压设备，按照事故前电网的拓扑联系，以该设备开始向各侧搜索，如果有一侧能够搜索到电源点，那么，此设备的该侧：
通过开关与之相连接的线路、主变是它的上级设备；
如果通过开关与之相连接的是母线（检测设为母线1）。若母线1的电源点侧通过一个开关和线路（主变）相连接，则该线路（主变）是失压设备的上级设备。如果该母线的电源点侧仍是母线（检测设为母线2），则与母线2通过一个开关相连接的主变是失压设备的上级设备。
一个失压设备的上级设备，如果是线路，则该线路电源点侧的后备保护和开关是失压设备的远后备保护及其开关；如果是主变，则主变失压设备侧的后备保护和开关是失压设备的远后备保护及其开关。依次寻找失压设备的每一侧，可以得到该侧的远后备保护。
建立失压设备的Petri网模型。
得到失压设备的后备保护及开关后，就可以建立Petri网模型。以图1中的110kV系统网络图为例。检测设B站#1主变保护为；AB线A站侧保护为，其中后备保护为，B站侧主保护为；BC线C站侧保护为，其中后备保护为。A站#1主变变中后备保护为,#2主变变中后备保护为。对B站#1主、B站110kV 1M、2M母线及AB线建立Petri网模型如图2至图4所示。
图1 典型的110kV系统网络图
故障诊断
按照文献[3]的诊断策略，以图4AB线Petri网模型为例。检测设事故辅助决策系统过滤信号后剩余如下信号：
B站AB线距离保护I段动作；
B站AB线123开关断开；
A站#1主变压器变中后备保护动作；
A站110kV母联100开关断开；
A站#2主变压器变中后备保护动作；
A站#2主变压器变中102开关断开。
AB线Petri网模型的初始库所资源分布为：
Petri网关联矩阵
式中A102表示A站102开关，其它符号以此类推。
生成矩阵
由于矩阵C需要满足条件,由此修改矩阵C的 数值，使矩阵C的第一列变化为：
矩阵C其余列的值不变。
信号“B站AB线距离保护I段动作”使Petri网的变迁节点触发；信号“A站#1主变压器变中后备保护动作”使变迁触发；信号“A站#2主变压器变中后备保护动作”使变迁触发。则节点集合的状态为：
对进行编码，增加的检验码为 （1）
则编码后所得码字为
（2）
由于收到“B站AB线123开关断开”、“A站110kV母联100开关断开”、“A站#2主变压器变中102开关断开”这三个信号，所以将矩阵中对应于B123、A100、A102的行的值改为“1”。
然后利用公式计算错误伴随式
（3）
得到
将S写成生成矩阵C的列与列之间的相加减的形式，可得到两个结果
（4）
（5）
因为矩阵C第1列至第11列分别对应于、、、、、、、、、、。由式（4）得到结论：、、、保护误动。此结果与事实显著不符，所以排除此结论。由式（5）得到结论：线路故障，拒动，此结果与事实相符。
上面陈述的故障诊断策略是将事故信号序列编码，生成个校验位（即生成矩阵C为行），形成线性分组码[4]，其中k是的信息位数，n是编码后得到的码元信息位数。当时，线性分组码可以至少纠正1位信息位的错误。由于自动化系统技术的不断进步，使得变电站上传的SOE报文可靠性不断提升，信号在上传历程中发生畸变的概率很低，由此1位的纠错能力已经可以满足故障诊断的要求了。
结论
本论文介绍了电网事故决策辅助系统的基本功能和原理，并对其中的故障设备定位历程进行了详细讨论。需要说明的是，为了解决稳定不足，电网投入了许多安全自动装置，这些装置涉及的设备多且范围大。如何判断安全自动装置的动作情况，还有待进一步探讨。
参 考 文 献
王元驰,肖先勇,邓武军.一种基于邻接联系和广度优先搜索的网络拓扑浅析策略.四川电力技术,2007,30(2):29-32.
赵洪山,米增强,杨奇逊. 基于冗余嵌入 Petri 网技术的变电站故障诊断.电力系统自动化,2002, 26 (4) : 32-35.
[3] 任惠,赵洪山,米增强,等. 基于编码 PETRI网的电网故障诊断.电网技术,2004,28(5):64-68.
[4] 严碧波.以检错码到纠错码的原理探讨.长江大学学报（自然版）,2005,2(7):223-225.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。