淺談電網故障診斷的研究現狀和發展趨勢

張力中

摘?要：調度中心通過對系統級故障進行診斷，處理分析故障信號與動作信息，且其分別由保護器與斷路器發出，監控人員憑借自身的經驗，再利用電網保護邏輯，可推斷出故障的具體位置和類型，這就叫電網故障診斷。目前，智能算法廣泛應用于電網故障診斷當中，常見的有人工神經網絡、專家系統以及模糊集理論，還包括信息融合技術、多智能體技術等。對此，本文對智能算法的相關概念做了簡單介紹，詳細闡述了電網故障診斷存在的問題及未來發展趨勢。

關鍵詞：電網故障診斷;研究現狀;發展趨勢

電網故障診斷關系到電力系統的穩定性，這是一個關鍵性問題。不斷擴大電網規模之后，電網結構變得越來越復雜，這就要求故障診斷系統必須達到更高的要求。本文先闡述了電網故障診斷當前的研究狀況，接著分析了電網故障診斷常見的幾種問題，最后就電網故障診斷的發展趨勢，提出了個人見解。

一、電網故障診斷研究現狀

（一）基于人工神經網絡的故障診斷

人工神經網絡屬于一種智能算法，主要是對人類神經系統進行模擬，以此達到處理信息目的，神經網絡系統由多個處理單元形成，其結構相當復雜。神經網絡的學習能力十分強大，訓練樣本有利于推理規則的進一步優化，而且還能提高預測能力，以便更好解決未知的問題。經研究發現，前饋神經網絡經常應用于電網故障診斷中，它最大的特色就是徑向基、BP這兩種神經網絡。想要優化神經網絡，可采用主成分分析法，這樣就能縮減輸入量，減少樣本所需的馴良時間，以防噪聲帶來干擾。雖然神經網絡具備一定的學習能力，同時具備良好的魯棒性，且容錯能力比較強，但仍存在不足之處。第一，學習神經網絡需要參照大量的樣本，可一般很難獲取到優質樣本;第二，神經網絡無法解釋自身的推理過程;第三，神經網絡在推理過程中很難遵循啟發式規則。今后，對電網故障診斷進行研究，應側重于神經網絡如何獲取有價值的樣本、解釋自身的推理過程等方面。唯有如此，故障診斷才能應用到大規模電網當中。

（二）基于優化技術的故障診斷

多種智能算法統稱為優化技術，其中包括蟻群、遺傳以及粒子群優化，此外還包括交叉熵算法等。電網故障診斷通過應用優化技術，已經取得了顯著的成效。應用電網故障診斷期間，對優化技術進行推理，需結合故障元件之間的關系。因此，故障問題可用最小的目標函數來表示，同時進行整數規劃，使問題得以解決。想要對診斷模型進行整體解析，需要對粒子群算法做相應的改進，這樣診斷準確性才能得到提高。電網故障診斷法必須以優化技術的相關理論為基礎，其推理過程相當嚴謹，采用優化算法可有效診斷各類故障。即使缺少故障信息，也能保證診斷結果的全面性。當然，這種方法也存在不足之處：采用優化算法進行診斷，需要持續不斷地完成數據迭代，因此需耗費較長時間;數據在迭代過程中，難免產生局部優值，或丟失最優解。今后，應用優化技術時，必須重點研究數學模型，加快數據的迭代速度。

（三）基于信息融合技術的故障診斷

將多數據源信息融合在一起，簡稱為信息融合，利用不同的數據源來獲取所需信息，對這些信息進行分析，采用融合算法，以此提高綜合結果的準確性，這樣做出的決策可達到較高的精度。將該方法應用于電網故障診斷，可充分表現其優越性。通過參照證據理論、小波神經網絡，由此分析數據故障，構建信息融合框架，使故障診斷變得更加準確。這種故障診斷法融合了不同數據源的電氣量與開關量信息。即使缺乏某種數據源信息，或數據不完整，診斷系統也可體現出實時性。經研究證實，慎重選取信息融合技術，可提高其應用水平，進而產生更大的應用價值。

二、當前面臨的主要問題及未來發展趨勢

現階段，電網故障診斷面臨以下問題：（1）對一些不完備信息進行診斷時，缺乏一定的容錯性，到目前為止，該問題一直沒有得到有效解決;（2）上文提到過，智能方法存在許多的缺陷，在實際應用過程中，電網故障診斷只是智能方法的一種;（3）網絡拓撲結構、電網運行方式可直接影響故障診斷結果;（4）需加大對電網智能故障診斷的研究力度。

結合電網故障診斷當前存在的問題，對今后的研究方向做了相應調整，具體表現為以下幾點：

（1）通過融合多種智能方法，以此對診斷方法展開研究。現階段，電網故障診斷主要采用了優化技術、專家系統這兩種方法。然而，融合不同的智能技術，可達到取長補短的效果，同時將最新技術引入電網故障診斷中，將成為故障診斷未來的發展趨勢。

（2）通過研究不同的信息融合技術。將智能技術應用于電網故障診斷系統，同時利用各種開關量信息，這樣不僅能提高精確度，還能改善容錯性，使電氣量的優勢得到充分發揮。通過融合數據源的電氣量與開關量，實現故障信息的最大化利用，可得到更加精確的診斷結果。

（3）要研究故障診斷，必須建立在分布式智能技術的基礎之上。分布式故障診斷可用于診斷分布式故障，解決了大電網故障診斷目前面臨的難題。

（4）研究在線電網故障診斷也很有必要，尤其應側重其實用化方面。目前，專家學者通過研究電網故障診斷理論，取得了顯著的成效。然而，這只是停留在理論階段，必須對實用化方面展開深入研究。今后，不管是從理論角度還是實用化角度，都要做到理論與實際相結合，這將成為一個重點研究課題。通常，故障診斷要體現出實用化，必須具備預處理功能，整個故障診斷系統圍繞它展開，同時它可以保證故障診斷系統能夠穩定運行。因此，必須深入研究故障診斷預處理功能，這樣才能體現出電網故障診斷的實用性。

三、結語

結合國內智能電網當前的運行環境，可知電網故障診斷主要采用的是人工智能算法，這將成為電網故障診斷今后的發展趨勢，目前取得了顯著的研究效果。本文主要圍繞智能算法，對其所取得的研究成果進行論述，同時介紹了智能算法的優勢特征，包括存在的缺陷，以及電網故障診斷當前所面臨的主要問題，分析了電網故障診斷今后的發展走向。

參考文獻：

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