电力系统故障诊断研究现状与展望

马贞 马利娟 罗康 乔锋伟 贾爱锋 王瑞朝

【摘要】本文阐述了电力系统故障诊断的研究现状，分别对电力系统故障诊断涉及到的专家系统法、模糊理论法、人工神经网络法等进行了具体的说明与介绍。根据电力系统对故障诊断相关的问题进行了分析，并提出我国电力系统故障诊断研究的发展趋势与展望。

【关键词】电力系统；故障诊断；专家系统法；问题；分析；展望

一、绪论

随着科学与经济的发展，电力系统在国民经济中发挥着日益深渊的影响，在人们的经济生活与生产的地位越来越突出，因此人们对电力系统的要求也逐渐提高。目前我国的电网的规模日益扩大，结构也逐渐复杂化，对区域之间电网系统的联系要求也越来越高，做好电力系统故障的诊断研究有利于维护区域经济与生产的稳定性，为人们生产与生活带来更高的效益。

电力系统具有设备的复杂性与电网拓扑的确定性，因此对于电力统故障诊断的研究是具有综合性的课题。国内外对电力统故障诊断的进行研究得出了很多相关技术与方法，比如：专家系统法ES、遗传算法GA、模糊理论法FT等等，文章对几种电力统故障诊断方法进行了阐述与归纳，并提出电力系统故障诊断的研究发展方向。

二、电力系统故障诊断国内外研究发展现状

所谓的电力统故障诊断指的是对保护装置中的信息进行采集与分析，利用相关经验与理论基础对故障区域进行及时的处理，SCAD/EMS系统[1]的应用为电力系统故障诊断提供了便捷，但是还不能完全实现电网故障时信息的全面处理，因此建立一套完备的电力系统故障诊断系统是现阶段我们需要解决的问题。

2.1基于专家系统的方法ES

专家系統ES是发展较为成熟的一种智能技术，是建立在智能计算机程序的包含大量知识与经验的综合系统，利用现有专业的知识与经验技巧进行系统故障相关问题的解决。

专家系统中知识库与推理机是量大核心组成，知识库是用来存放问题与相关专业知识的媒介，推理机是负责对整个系统工作的协调。专家电力系统的运作中，通过保护器等结构与运行人员的经验相结合，使用恰当的表达式录入知识库，当系统故障发生，推理机可根据报警系统提供的数据进行诊断分析并得出结果，缩小了搜索和问题推理的范围，有效的利用了专家相关的经验知识，提高了故障诊断的效率。科学技术的发展提高了专家系统的表达多样性，使其广泛运用于电网故障诊断中。

电网运行复杂性的提高，对专家系统的运行程度提出了接近极限的要求，使其渐渐暴露出一些问题：（1）专家系统知识库不具备较高的灵活性，知识的获取方式单一，普遍依靠传统的人工移植方式，不能与复杂的网络结构相适应，需要

设计出具备自动升级与知识获取的完备系统，提高知识库对信息的存储与检索能力。（2）专家系统中知识不具备模仿学习的能力，对于没有出现过的故障容易造成误判，影响相关人员操作的准确性。 （3）知识库维护困难，系统不具备简便的维护与修复功能。（4）系统容错能力低[2]，容易造成由于装置误动作而引起的错误诊断。 （5）系统故障诊断过程中多次迭代的产生会对系统正常运行造成不同程度的影响，尤其影响了信息诊断的实时性。

2.2基于模糊理论的方法FT

模糊理论的方法FT指的是运用语言变量和近似推理的模糊逻辑进行故障推理的技术[3]。模糊理论在运用中加入变量的结构，更有利于表达专家经验，有效增加了系统的容错能力，对于系统不确定问题可以进行有效的解决。

由于其推理理论自身的特殊性与局限性，在电力故障的分析与处理中常常与其他方法同时使用，对于较为复杂的具体问题，还需要进一步进行研究与推理。

如果故障诊断过程中利用模糊理论不能有效地解决故障的不确定性问题，可以建立复杂的的数学模型与函数关系进行故障信息的处理。但模糊理论在逻辑语言上还不够规范，信息修改的理论也不够成熟。

三、电力系统故障诊断的研究发展方向

不同的电力系统故障诊断系统都具备各自的优势和不足，电网的规模的扩大与结构的复杂性发展对电力系统故障诊断技术提出了更高的要求，我们需要对以下几个问题进行深入的研究：

（1）利用不同诊断方法相结合的方法：不同诊断方法都自身优势，实现各种方法的结合使用，有利于故障系统之间的进行优势互补，弥补各自在电力系统故障诊断不足。比如在同一个故障问题中利用数学建模，并结合遗传算法进行信息数据的处理，从而达到良好的解决效果。

（2） 故障诊断在信息不完整情况下的处理方法：通常清空下调度中心所记录的信息具备完整与准确性，但是当断路器等装置出现错误操作时，状态信息的传输就会出现错误，往往会影响故障诊断的结果的正确性。我们要将故障诊断过程中信息不完整的情况作为重点研究内容，深入研究并寻找出最有效的诊断方法。

（3）非正常的电网故障相关问题与方法：当电网的指标没有处于允许范围时，就应当考虑到信息的错误传输。常用的方法是将信息传送到运行中心，对故障进行预测与防范，但目前对于非正常的参数与指标还没有建立起完善的应对方法，

这将成为诊断故障与预防的重点问题。

（4）各种算法与处理器结合的方法：电力故障诊断的过程中会发生数据信息的

多次迭代或多次循环现象，反复计算的过程延长了故障诊断的时间，对故障诊断的时效性造成了很大的影响。我们需将不同的算法与合适的高速处理器进行结合，为解决故障处理的时效问题提供了方向。

四、结语

电力系统网络规模日益扩大，系统结构也更加复杂化，只有提高电力系统故障诊断的水平才能适应电力发展的现状。今年来国内外对电力故障诊断的研究逐渐深入，结合基础理论采用了多种手段为故障诊断提出了相关解决技术，但实际应用中还存在一些问题与不足。我们需把握电力系统故障诊断的发展趋势，在实践中建立起更加完善、成熟的电网诊断系统，为提高经济生产效益奠定良好的基础。

参考文献：

[1]周曙. 基于贝叶斯网的电力系统故障诊断方法研究[D].西南交通大学，2010.

[2]邵晓非，宁媛，刘耀文，张慧莹. 电力系统故障诊断方法综述与展望[J]. 工业控制计算机，2012，12：4-5+7.

[3]纪伯公，王加. 基于信息融合技术的电力系统故障诊断研究[A]. 中国高科技产业化研究会信号处理专家委员会.第六届全国信号和智能信息处理与应用学术会议论文集[C].中国高科技产业化研究会信号处理专家委员会：，2012：4.