MBD在配电网故障诊断中的应用研究

论文摘要

在现代电力系统中,配电网结构日趋复杂,其故障发生概率也在不断增加,当配电网发生故障或事故时,为了能够在较短的时间内找出故障原因,近年来,许多学者将人工智能的理论和方法用于配电网故障诊断,现有的配电网故障诊断系统基本上是基于经验的专家系统,但是专家系统难以诊断经验之外的故障,而且系统的移植和维护也非常困难,为了克服专家系统的缺陷,本文将基于模型诊断(MBD)的方法应用于配电网故障诊断。首先,本文分析了配电网故障诊断的研究现状,课题的背景与意义；介绍了MBD方法的基本思想、基本过程、常见分类以及常见的诊断策略。其次,介绍了最小冲突集的概念及相关理论,本文将最小冲突集的搜索过程分为两步,即首先离线地搜索出最小冲突集候选,然后在线地从最小冲突集候选中搜索出最小冲突集。针对最小冲突集候选的搜索问题,本文介绍了关系导向算法(RGA)以及两种常规的搜索算法,将这三种算法作性能对比实验,实验结果表明RGA算法比其他两种算法性能更加优越,具有更好的实时性。同时,给出了在线诊断策略。再次,针对将MBD方法用于配电网故障诊断时,最小碰集求解过程复杂,时间效率低以及程序不易编制等问题,本文提出使用二进制编码算法计算最小碰集。该算法将求解最小碰集问题映射到0/1整数规划问题,达到在短时间内找到全部最小碰集的目的。将此算法与其他的最小碰集算法进行比较,实验表明,该算法具有良好的实时性,并且以一个实际配电网诊断为例,来说明该算法计算最小碰集的过程。最后,考虑到配电网的结构特点以及它的故障诊断问题的一些具体需求,本文提出了一个将MBD理论应用于配电网故障诊断的方案,并且以一个实际配电网的故障诊断为例,在构建了该配电网内各类设备的统一模型的基础上,给出了该配电网的系统模型描述,并结合该配电网的一组故障观测数据,对该配电网内发生的故障做故障诊断实验,由实验验证了该应用方案的可行性与有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景与意义
• 1.2 课题的国内外现状分析
• 1.2.1 配电网故障诊断的现状分析
• 1.2.2 MBD的研究现状分析
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 MBD概述
• 2.1 MBD的基本思想
• 2.2 MBD的分类
• 2.2.1 基于一致性诊断
• 2.2.2 基于溯因诊断
• 2.3 MBD的基本过程
• 2.3.1 系统建模
• 2.3.2 冲突识别
• 2.3.3 候选产生
• 2.3.4 诊断鉴别
• 2.4 MBD的常见诊断策略
• 2.4.1 分层结构诊断
• 2.4.2 分块诊断策略
• 2.4.3 优先搜索策略
• 2.5 本章小结
• 第3章 最小冲突集的计算方法
• 3.1 引言
• 3.2 冲突集的相关定义
• 3.3 最小冲突集候选的搜索算法
• 3.3.1 RGA搜索算法
• 3.3.2 两类常规的搜索算法
• 3.3.3 RGA算法与两种常规搜索算法的比较实验
• 3.4 在线诊断策略
• 3.5 本章小结
• 第4章 最小碰集的计算方法
• 4.1 引言
• 4.2 相关定义与定理
• 4.3 算法描述
• 4.4 算法的实时性
• 4.5 实例分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 MBD在配电网故障诊断中的应用
• 5.1 引言
• 5.2 配电网诊断方案
• 5.3 诊断实例
• 5.3.1 抽象系统元件
• 5.3.2 配电网内各类设备对象的建模
• 5.3.3 配电网的整体建模
• 5.3.4 诊断过程
• 5.4 实验与分析
• 5.4.1 实验一
• 5.4.2 实验二
• 5.4.3 实验分析
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 系统变量
• 附录2 小元件对象描述
• 附录3 大元件对象描述
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果