[發明專利]基于數據網格的配電網故障診斷系統

有效

• 申請號: 201310337256.7
• 申請日: 2013-08-05
• 公開（公告）號: CN103439629B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發明（設計）人: 李天友;王慶華;李偉新;陳彬;張功林;陳青;高湛軍
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;福建省電力有限公司;福建省電力有限公司電力科學研究院;福建省電力有限公司廈門電業局;山東大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 福州展暉專利事務所(普通合伙) 35201
• 代理人: 陳如濤

1.基于數據網格的配電網故障診斷系統，其特征在于，包括如下組成：

提供適用于故障數據收集的網格體系結構，具體包括：

（1）網絡層：提供整體框架運行所需的Internet和Intranet基礎網絡環境，包括各種網絡通信設備以及物理連接；

（2）資源層：能夠將所有收集到的與故障診斷相關的數據封裝為Grid?Services以便被上一層所訪問；

（3）構造層：基于P2P技術，能夠屏蔽掉底層各類數據格式之間的訪問差異，作為各種操作系統之間的對象傳輸工具。

（4）知識層：包括元數據倉庫、拓撲知識庫、保護知識庫和路由信息庫，其中，元數據倉庫為系統提供全局資源的信息索引服務；拓撲知識庫和保護知識庫存放故障診斷需要的所有外圍數據，兩者構成了領域知識本體庫；該層的數據庫/知識庫構成一個分布式數據系統，為上層模塊提供透明、快速的數據獲取功能；

（5）服務層；按照服務內容分為查詢處理、資源發現、副本管理、執行調度和服務質量監控；

（6）用戶層；為調度人員提供良好的界面視圖，并為數據應用程序提供節點入口管理；

提供基于XML的復雜數據表示機制及其處理：對兩類復雜數據進行查詢處理，即來自拓撲知識庫的拓撲數據和來自保護知識庫的保護信息：

（1）將拓撲數據Topology包映射為兩個新類：Vertex類和adjNode類；其中Vertex類代表所有電氣元件的集合，而adjNode類表示與某一電氣元件v(v∈Vertex)發生關聯的元件集合；通過對Vertex以及adjNode的鏈式搜索，得到以XML形式表示的全網的拓撲數據；

（2）對于保護信息，使用語義網絡表示法首先對保護及保護屏進行知識描述，然后通過XML語言將異構數據映射為統一模式；

（3）映射為XML時，基于以下三點：a、語義網絡中的非末端節點映射為XML中的復雜元素，其中保護屏對應于根元素；b、語義網絡中的末端節點對應于XML中的簡單數據類型；c、對于非末端節點中的“與”節點，其前驅節點可直接作為其后繼節點的子元素；通過對各類保護的概念抽象，實現保護語義與XML文檔之間的映射；

提供分布式故障診斷流程：

（1）構建故障診斷框架：配電網的分布式診斷框架由通信、拓撲處理、綜合處理、外部數據獲取四個子系統組成，底層通過數據網格體系結構相連接，相互之間可以通過電力系統專用網進行通。

（2）診斷流程為：故障發生后，通信子系統首先通過數據網格門戶從故障數據緩存區接口提取斷路器跳閘信號，開關斷開信號和保護動作信號并分別提供給拓撲處理子系統和綜合處理子系統；拓撲處理子系統由跳閘斷路器信息和開關斷開信號觸發，通過訪問拓撲知識庫得到初步的停電區域；綜合處理子系統是整個分布式系統的主程序，可以根據從其他系統提取的保護信息、主停電區域、跳閘斷路器位置信息以及輔助停電區域在眾多的診斷算法中選取最優的一個進行故障診斷；外部數據獲取子系統負責將負荷控制系統信息和電表信息等外部數據進行輔助故障診斷；

提供基于評估機制的MAS診斷數學模型：以多Agent系統(multi‐agent?system，MAS)作為故障診斷程序的核心，根據故障特點選取最優、最合適的Agent進行故障診斷，具體的運行在任務分配Agent上的評估模型定義如下：

定義：在MAS中由m個診斷Agent組成集合A={A1,A2,…,Am}，對于Ai(Ai∈A)，其評估模型由以下4部分組成：

①Ai具有資源競爭屬性集合R={R1,R2,…,Rn}；

②每一個資源R_j(R_j∈R)具有價值比率Wj且

③評估函數E=Σj=1nRjWj;]]>

④根據用戶需求動態調整價值比率Wj；

評估MAS中診斷Agent的競爭能力包括硬件資源競爭能力和任務競爭能力，其中硬件資源競爭能力從診斷Agent測試運行時平均CPU占用率(UCPU)和內存使用率(URAM)兩個因素分析，而任務競爭能力的主要參數是程序的容錯性(fault?tolerance，FT)和輔助程序處理效率(efficiency?of?auxiliary?program，EAP)；

其中FT的定義為：故障診斷Agent收到n條關鍵報警信息，如果在m條信息缺失或者發生畸變的情況下仍然能夠準確判斷出故障元件，則max(m)/n稱作Agent程序的容錯性；

而EAP的定義為：指在核心診斷程序運行之前進行數據預處理程序的運行效率，量化標準為：以時間復雜度為參考，其優勢操作任務占整個任務處理隊列的比例；

因此結合上述的評估函數，診斷Agent的評估模型為：

E_Agent=W_CPU(1-U_CPU)+W_RAM(1-U_RAM)+W_FTFT+W_EAPEAP

其中：中W_CPU、W_RAM、W_FT和W_EAP分別為U_cpu、U_RAM、FT、EAP的價值比率；

提供系統的邏輯診斷框架，包括：

（1）最底層為設備層，為上層提供故障診斷所需的各類數據；在網格體系架構中，保護、斷路器及開關量信息直接被OGSA‐DAI客戶端程序Winpcap抓包并上傳至上層數據網格服務器；其他信息如拓撲、保護配置數據等可通過綜自數據服務器或FTP服務器上傳；

（2）中間層為網格層，負責故障數據的收集與分發；其中數據網格服務器上部署著Tomcat和GT4，Tomcat服務器為OGSA‐DAI提供運行環境，GT4服務器為OGSA‐DAI提供運行各種服務的網格中間件；

（3）最上層為配電調度端，診斷數據服務器上運行除通信子系統以外分布式系統的駐守程序，將診斷需要的數據交給Agent宿主機中的于評估機制的MAS診斷數學模型做最終診斷。