一种基于混合搜索策略的拓扑故障诊断方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种故障诊断方法，特别涉及一种基于混合搜索策略的拓扑故障诊断方法。
【背景技术】
[0002]电网故障诊断就是通过测量和分析故障后电网中电流、电压等电气量以及保护和断路器动作的开关量变化信息，识别故障元件。良好的诊断策略对于缩短故障时间，防止事故扩大具有重要意义。故障发生时，监控系统采集到的大量故障信息涌入调度中心，基于传统数学模型的诊断方法已很大程度上不能保证诊断的准确性和快速性等要求，而相比较来说，基于智能技术的诊断方法具有明显的优势。智能方法能够模拟、延伸和扩展人类的智能行为，弥补数学模型诊断方法的不足，为电网故障诊断领域开辟了新途径。因此故障诊断方法由传统技术向智能化技术方向发展是该领域未来研宄的重点和热点。
[0003]当前国内外专家学者对电网故障诊断领域的研宄成果主要表现在一些智能算法方面，其中包括专家系统、神经网络、模糊集理论、Petri网等，这也算法只能单纯的从测量数据进行分析，在故障定位和时间方面存在一定的缺陷。电网故障诊断领域所面临的主要问题是:(1)各种诊断方法在处理不确定和不完备信息时容错性差，而且直到现在对于该问题仍没有给出明确的解决方式；(2)这些智能方法本身还存在应用的限制和缺陷，而且在目前的实际应用中，大部分电网故障诊断还是只基于一种智能方法；(3)电网的运行方式和网络拓扑结构的变化对故障诊断结果有明显的影响；(4)电网智能故障诊断实用化的研宄还不够。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种基于混合搜索策略的拓扑故障诊断方法，减少了智能算法中电网故障库的建立，避免了故障数据分析和比对的过程，通过对电网拓扑结构的深度搜索和广度搜索，分析拓扑结构的变化情况定位故障点的位置和故障类型，大大减小了系统的复杂程度，提高了故障诊断和定位的效率。
[0005]为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的:
一种基于混合搜索策略的拓扑故障诊断方法，包含如下步骤:
步骤1:以变电站出线的跳闸开关为起始，向下游进行拓扑分析，将整个拓扑分析区域划分为失电区域、告警区域和故障上游区域；
步骤2:对步骤I中所述的三个区域进行比较，出现在告警区域内而没有出现在故障上游区域内的广义节点所代表的区域就是故障区域；
步骤3:根据故障区域确定若干个故障隔离开关，并对所述的故障隔离开关进行分断操作以隔离故障区域；
步骤4:对非故障区域进行恢复供电。
[0006]所述的步骤I包含如下子步骤: 步骤1.1:首先找到跳闸开关所在广义节点，将该节点加入搜索队列，并将该节点作为搜索的起始节点；
步骤1.2:对搜索队列循环搜索，获得与步骤1.1所述节点所连结的设备，按照所述设备的类型分别进行分析，从而获得新的广义节点；
步骤1.3:当搜索队列循环搜索完毕时，即获得停电区域的信息；
步骤1.4:在所述停电区域的信息的基础上，结合开关的过流信号生成告警区域；
步骤1.5:在所述停电区域的信息的基础上，结合开关的过流信号生成故障上游区域。
[0007]所述的步骤3包含如下子步骤:
步骤3.1:对告警区域与失电区域进行比较，得到出现在失电区域且不出现在告警区域的广义节点；
步骤3.2:对故障上游区域和告警区域进行比较，得到出现在告警区域且不出现在故障上游区域的广义节点；
步骤3.3:通过步骤3.1和3.2中所比较得到的广义节点即为故障区域的隔离广义节占.V，
步骤3.4:获取与所述的隔离广义节点相关联的开关信息，结合步骤I中的拓扑分析中对开关记录的拓扑路径方向，即可得到若干个位于故障区域边界上的开关，所述的位于故障区域边界上的开关即为故障隔离开关；
步骤3.5:对所有隔离开关执行分断操作即可隔离故障区域。
[0008]所述的步骤3.4中得到若干个位于故障区域边界上的开关的方法为:故障上游边界的广义节点取拓扑方向流出广义节点途经的最后一个开关，其他的隔离广义节点取拓扑方向流入广义节点途经的第一个开关。
[0009]所述的步骤4包含如下子步骤:
步骤4.1:当步骤3中的故障区域能够正常隔离之后，判断原出线开关是否也是隔离开关之一，若出线开关是所述隔离开关之一，则故障发生在变电站出口，即不存在故障上游的恢复供电问题；若出线开关不属于隔离开关，重合出线开关即可实现对故障上游区域的恢复供电；
步骤4.2:对故障下游区域恢复供电；
步骤4.2.1:对已恢复供电区域重新进行一次电气拓扑分析，修正停电区域中的数据，为故障下游区域的恢复做准备；
步骤4.2.2:所有不处于故障上游区域的边界广义节点都是恢复路径的搜索起点；步骤4.2.3:在搜索的过程中进行区段标记，通过从单个搜索起点出发而可能形成的多个完整恢复路径分别记录广义节点所属区段信息，广义节点的状态和本次搜索得到的操作对象信息，从而形成转供路径。
[0010]还包含步骤5:对拓扑分析中可能出现的多个可为非故障失电区域供电的转供路径进行操作优先级的评定，确定为非故障区域恢复供电的转供路径。
[0011]本发明与现有技术相比，具有以下优点:
减少了智能算法中电网故障库的建立，避免了故障数据分析和比对的过程，通过对电网拓扑结构的深度搜索和广度搜索，分析拓扑结构的变化情况定位故障点的位置和故障类型，大大减小了系统的复杂程度，提高了故障诊断和定位的效率。
【附图说明】
[0012]图1为本发明一种基于混合搜索策略的拓扑故障诊断方法的方法流程图。
【具体实施方式】
[0013]以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
[0014]一种基于混合搜索策略的拓扑故障诊断方法，如图1所示，包含如下步骤:
步骤1:以变电站出线的跳闸开关为起始，向下游进行拓扑分析，将整个拓扑分析区域划分为失电区域、告警区域和故障上游区域三个区域。在本实施例中，配电网系统中的网络拓扑把配电网络中的电气设备(如开关)抽象为一个点，把电力传输介质(如馈线)抽象为一条线，由点和线组成的几何图形就是配电网络的拓扑结构。网络的拓扑结构反映出网中各个实体之间的结构关系，是支撑配网各项高级应用的基础，对网络拓扑分析的性能，和高级应用分析的可靠性和效率都有重大影响。出于应用开发的通用性和灵活性，对网络首先采用通用的“静态拓扑”，利用层次数据之间的关系快速定位操作设备信息。静态拓扑对全网的设备形成一个双向链表式的“设备---节点”数据结构，相当于为全网建立了一套完整的设备以及设备之间连接关系的信息模型，利用这套模型，可以快速定位设备和设备之间的关系。静态拓扑中的数据依赖于配电系统网络结构，因此，在生成静态模型数据之后，除非网络结构发生变化，否则静态拓扑的模型数据不会改动。在静态拓扑网络结构描述中，由于表达的是设备之间的连接关系，所以对所有的设备类型无须再区分设备是单端、双端、三端设备，也不再区分是开断设备还是非开断设备，一律采用设备所连接点和节点所连设备来描述。而配网故障分析处理应用的要求是在接收到配网故障信息之后能够快速正确的隔离故障，并对非故障失电区域进行合理的转供电，由于故障处理的特殊性，使得该应用对拓扑分析处理的效率要求较高，需要对原有的静态拓扑做进一步的转换和处理，形成自己的应用拓扑。
[0015]利用开断类型的设备相连形成的连通区域，将这个连通区域内所有的节点合并而成的一个节点，成为广义节点。经过广义节点的转换，大大简化了网络结构，省略了故障分析上不需要关注的细节。由广义节点组成的拓扑结构为进一步形成各广义节点对应的设备群做准备。通过形成设备群将设备模型以类型和连接关系相区分，进而形成一套结构完整的设备层次关系，各层次之间相互指引，实现网络局部范围快速搜索的目的。在本实施例中，使用广义节点表述的应用拓扑将静态拓扑中的许多节点合并，需要将原节点与广义节点的对应关系记录下来，以便在拓扑还原的过程中使用。该连结关系将设备按类型和连接关系区分，在信息存储上考虑了广义节点和设备的连结关系，提高了搜索效率。
[0016]步骤1.1:首先找到跳闸开关所在广义节点，将该节点加入搜索队列，并将该节点作为搜索的起始节点；
步骤1.2:对搜索队列循环搜索，获得与步骤1.1所述节点所连结的设备，按照所述设备的类型分别进行分析，从而获得新的广义节点；
步骤1.3:当搜索队列循环搜索完毕时，即获得停电区