【正文】 種功能，也就是人們熟知的四遙。其基本組成包括：FTU(饋線終端單元)、RTU(遠程終端單元)。在現(xiàn)今的變電站綜合自動化建設中，SCADA系統(tǒng)以微機保護裝置和RTU為信息源，運用計算機系統(tǒng)監(jiān)視和操控變電所的控制、信號、測量等回路，并以此取代傳統(tǒng)的監(jiān)控屏，成功的減少了變電所的設備投資以及占地面積，提升了二次設備的可靠性。變電站的SCADA系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)由RTU、信道和主站計算機構成，其基本結構示意圖如圖21。 圖21 SCADA系統(tǒng)結構示意圖目前，變電站使用的現(xiàn)場遠方量測終端（RTU）裝置有兩種，分別為布線式數(shù)字遠動裝置和微機遠動裝置，主要實現(xiàn)的功能如下：(1)收集變電站現(xiàn)場的量測量以及狀態(tài)量等數(shù)據(jù)，即遙測遙信數(shù)據(jù)。通過主站發(fā)出指令控制現(xiàn)場的設備。(2)對采集的數(shù)據(jù)進行一些基本處理，包括：量測量的死區(qū)比較、狀態(tài)量的變位比較以及越限的告警等。(3)與主站之間進行通信，具體是指進行通信規(guī)約的處理，將數(shù)據(jù)傳送至主站，同時接收主站下達的命令和數(shù)據(jù)。SCADA系統(tǒng)是現(xiàn)場設備和人之間聯(lián)系交流的一個重要平臺。在變電站中，首先將電壓互感器和電流互感器采集電氣量送到電流、電壓以及功率的變送器中，將其轉換成很小的直流電壓信號。其次，在遠方終端(RTU)中通過多路采樣、模數(shù)轉換和抗干擾編碼三個環(huán)節(jié)將直流電壓信號處理成了數(shù)字信號，繼而采用調幅、調頻和調相等調制方式將其調制在信息載體上。然后，信號傳輸?shù)街髡居嬎銠C中進行解調，之后經智能接口的串并轉換以及譯碼處理到達前置機，信息在經過前置機的刻度轉換和初檢測后，由主機確認是否可用，可用就送入到數(shù)據(jù)庫。最后，運行人員可以通過模擬盤和顯示器監(jiān)控到現(xiàn)場量測量和狀態(tài)量，從而實現(xiàn)對現(xiàn)場一次設備的監(jiān)視和控制。其詳細的數(shù)據(jù)流程示意圖如圖22，圖的左側為一次系統(tǒng)，右側為二次系統(tǒng)。 圖22 SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸流程示意圖 變電站SCADA系統(tǒng)的功能隨著綜合自動化水平的提高，SCADA系統(tǒng)在變電站得到了普遍的應用。變電站SCADA系統(tǒng)的基本功能有以下三點：(l) 各種設備狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集以及控制指令的發(fā)送。監(jiān)控系統(tǒng)對變電站的許多運行信息進行了采集、分析和處理。這些運行信息包括一次設備的電壓、電流和功率大小等。同時監(jiān)控系統(tǒng)還為運行人員提供了觀測這些數(shù)據(jù)的窗口。另外，運行人員利用監(jiān)控系統(tǒng)可以向測控設備下達控制命令(例如開關的分閘、合閘等)，實現(xiàn)對現(xiàn)場的一次設備的有效控制。(2) 各種設備參數(shù)狀態(tài)表達以及報警信號處理監(jiān)控系統(tǒng)可以明確的表示變電站設備的狀態(tài)量。這些狀態(tài)量包括斷路器狀態(tài)、刀閘狀態(tài)的變化、繼電保護裝置的動作情況等。變電站的設備在運行的過程中難免會出現(xiàn)短路、過電壓、過負荷等異常情況。監(jiān)控系統(tǒng)提供了事件與報警功能，使得一次設備運行的各種異常狀態(tài)以及各種變化都能迅速得到響應。另外，監(jiān)控系統(tǒng)還具有對遠程設備進行參數(shù)調節(jié)、修改以及向上級電力調度系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)等作用。(3) 事故追憶和趨勢分析監(jiān)控的目的除了監(jiān)視和控制設備外，還有可以對設備的運轉情況進行分析評價，對事故發(fā)生可能性進行預測。從這個意義考慮，監(jiān)控系統(tǒng)具有對實時歷史數(shù)據(jù)的保留和系統(tǒng)操作情況記錄功能。 變電站常見的故障變電站故障診斷需要判斷的故障源通常有電力線路、母線、變壓器、無功補償設備等。下面將對變電站中上述設備的常見故障依次進行詳細的介紹。 電力線路故障電力線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，電能通過它進行分配和傳輸。通常把從電源向負荷中心傳輸電能的線路定義為輸電線路，其電壓等級為：35kV、110kV、220kV、330kV、500kV等；把擔任分配任務的線路稱為配電線路，其電壓等級為：380/220V、6kV、10kV等。變電所之間通過輸電線路進行聯(lián)接，通過配電線路將電能送到用戶。電力線路按照其結構可以分為兩類：架空輸電線路和地下電纜線路。它們是電力系統(tǒng)的動脈，其運行情況決定電網的安全性、可靠性和效益。電力線路常見的故障類型及故障原因見表21。表21 電力線路的故障類型及故障原因故障類型故障原因斷路故障① 導線在外力作用下被碰斷；② 導線的連接金具銹蝕，連接頭松脫；③ 銅鋁接頭嚴重腐蝕、氧化造成斷開；④ 導線連接部位發(fā)熱熔斷。短路故障⑤ 導線絕緣層、支持絕緣等受外力作用損壞；⑥ 雷擊、大風等惡劣天氣導線間絕緣被破壞；⑦ 導線絕緣子表面污穢，造成閃絡；⑧ 由于檢修失誤或操作錯誤造成人為的短路。 母線故障母線是變電站中重要的一類元件。變電所中同一電壓等級配電裝置的連接，以及變壓器等電氣設備和相應電壓等級配電裝置的連接都是通過母線實現(xiàn)的。母線有軟硬之分，多是矩形或圓形截面的裸導線。通過母線，電能才可以集中、分配與傳送。一旦母線發(fā)生故障，與母線相連接的所有元件都將停電，甚至造成變電站全站失壓和供電區(qū)域內的大面積停電，后果非常嚴重。母線本身故障主要是短路故障，并且大多數(shù)情況下為單相接地短路故障。母線失電是指母線本身無故障而失去電源，一般是由于系統(tǒng)故障、繼電保護、開關誤動或該母線上的出線、變壓器等故障、開關或保護拒動，而使該母線上的電源開關越級跳閘所致；判斷母線失電的依據(jù)是同時出現(xiàn)下列現(xiàn)象：（1）該母線的電壓顯示消失；（2）該母線的各出線及變壓器負荷消失；（3）該母線所供的站用變失電。母線故障通常是由母線差動保護動作來切除的。引起母線差動保護動作的主要原因有：（1）母線絕緣子因污穢或者大霧天氣等引起的閃絡；（2）母線電壓互感器發(fā)生故障；（3）連接在母線上的電流互感器發(fā)生故障；（4）斷路器和裝設在母線側的隔離開關的支持絕緣子損壞；（5）由于工作人員的誤操作而產生的母線故障。 變壓器故障變壓器作為變電站的核心設備，在變電站中的地位非常重要。它的作用是通過變換電壓達到傳輸功率的目的。變壓器主要有升壓變壓器和降壓變壓器兩種類型。升壓變壓器進行升壓后，線路損耗得以減少，送電成本就更加經濟，可以實現(xiàn)電能的遠距離傳輸；降壓變壓器進行降壓后，高電壓變?yōu)闈M足用戶需要的各級使用電壓。由于變電站的變壓器大多安裝在戶外，受外界的自然環(huán)境的影響比較大，同時變壓器的運行還受到負荷的影響，加上短路故障的威脅，極有可能出現(xiàn)異常和故障。變壓器常見的故障類型和原因如表22。表22 變壓器的故障類型及故障原因故障類型故障原因內部短路① 各相繞組之間相間短路；② 一相繞組線匝間短路；③ 某相繞組與鐵芯間接地短路；④ 某相引出線與外殼間接地短路。外部短路① 外部引線之間發(fā)生相間短路；② 絕緣套管破損或閃絡等引起的引出線經外殼單相接地短路。 無功補償設備故障變電站用于無功補償?shù)脑O備主要是并聯(lián)電容器。并聯(lián)電容器的主要功能是用于補償電力系統(tǒng)的無功功率，使得功率因數(shù)提高，從而改善電壓質量和降低線路損耗，提高電力系統(tǒng)中電氣設備出力。電力系統(tǒng)中的負荷如變壓器、電動機等，大部分都是感性負荷，它們在運行過程中需要消耗大量的無功功率。在變電站中安裝并聯(lián)電容器等無功補償設備，就可以向這些設備提供無功功率，就能夠減少了無功功率在電力系統(tǒng)中的流動，降低變壓器、線路等因輸送無功功率而造成的電能損耗。變電站的并聯(lián)電容器通常是油浸式的，這類電容器用金屬箔（作為極板）與絕緣紙一起卷繞，由若干元件、絕緣件和緊固件經過壓裝而構成電容心子并浸漬到絕緣油中，電容極板的引線經串、并聯(lián)后引至出線瓷套管下端的出線連接片?，F(xiàn)在有的電力電容器還裝設放電線圈和熔絲。電容器常見的故障類型和可能的故障原因見表23。表23 電容器的故障類型及故障原因故障類型故障原因滲油① 外殼焊接處銹蝕② 瓷質套管和外殼交界的地方有裂紋；③ 旋緊套管接頭螺栓過程中用力過大造成套管破裂；④ 設備外殼質量不好，有滲漏點。異響① 外部套管、引線接頭發(fā)生放點；② 內部電容有局部放電；③ 內部引接線松動接觸不良造成放電。發(fā)熱① 導線連接處螺絲松動；② 反復投切，多次受勵磁涌流作用；③ 過電壓運行；④ 環(huán)境溫度過高。電容擊穿① 小動物（如老鼠等）鉆入引線接頭間造成短路；② 瓷瓶表面積攢大量灰塵，受潮等外部影響下發(fā)生相間短路③ 長期在過電壓情況下運行，絕緣介質過早的老化變形、爆破① 絕緣油滲漏，內部進入空氣，導致介質膨脹；② 電容器與外殼間的絕緣遭到破壞③ 通風條件差，油溫升高、運行電壓變化較大④ 電容設備質量差，內部元件擊穿 本章小結本章首先介紹了變電站故障診斷的信息來源,即SCADA系統(tǒng)的基本知識。SCADA系統(tǒng)是電力綜合自動化系統(tǒng)中最基本的功能模塊，具有信息量大、實時更新、能幫助快速診斷出系統(tǒng)故障狀態(tài)等優(yōu)勢，已成為電力調度必不可少的工具之一。該系統(tǒng)以計算機為基礎，對現(xiàn)場的運行設備進行監(jiān)視和控制。另外，對變電站常見故障類型進行了介紹，變電站故障診斷的主要任務就是對故障源的識別過程,變電站常見的故障源有電力線路、母線、變壓器、無功補償設備等。本文在簡要介紹了常見故障源的基本功能和在系統(tǒng)中所處地位的基礎上，又詳細分析了不同故障源的故障類型、原因和現(xiàn)象，為故障診斷提供可靠依據(jù)。第3章 粗糙集的基本理論粗糙集（Rough Set，RS）理論是由波蘭科學家Z．Pawlka在1982年提出的一種數(shù)學方法，該數(shù)學方法是用來處理不確定信息的方法。由于該方法能夠定量的分析處理不嚴密、不確定或不完全的信息與知識，因此受到了社會科學及自然科學和工程等各領域學者的廣泛關注。于此之前的數(shù)學方法有概率統(tǒng)計理論、證據(jù)理論、模糊集理論，它們都是用來處理不精確不確定性的數(shù)學工具。傳統(tǒng)的這些對不確定信息處理的方法在處理問題時需將先獲得所要處理問題的大量信息，比如說數(shù)據(jù)的附加信息等，這些在實際問題中是很難獲得到的，所以在處理信息量較大的問題方面就顯得能力不足，而RS理論作為一種獨立的理論也可與上述方法相結合，克服傳統(tǒng)方法的不足來增強處理不確定性、不精確問題的能力。RS理論作為一種新的理論，在最近的十幾年里有著飛速的發(fā)展，受到了學者們的廣泛的關注。目前，該理論的有效性已成功應用在多種領域。它具有以下幾種特點:(1) 不考慮先驗知識。利用粗糙集分析不確定問題的時候只需提供數(shù)據(jù)本身所有的信息，不用額外附加任何先驗信息。而對于其他傳統(tǒng)方法，比如概率論和模糊理論等方法一般來說需要額外提供數(shù)據(jù)信息，如概率分布和模糊隸屬函數(shù)等，而現(xiàn)實應用中往往不容易得到或者得不到此類信息。(2) 強大的數(shù)據(jù)分析工具。RS理論具有強大的處理不確定性、不完備或錯誤的信息的能力。它能夠對所要分析處理的數(shù)據(jù)進行簡約并能得到其最簡形式，又不失關鍵信息。在工程領域尤為適用。(3) 具有知識與分類的能力。在粗糙集理論中，“知識”是對論域的劃分，利用知識對所要分析的數(shù)據(jù)進行劃分，而所有這種方法的集合就構成了知識庫。(4) 新型成員。粗糙集理論避免了主觀人為等因素的影響，它可以根據(jù)已存在的分類知識得出粗糙集的隸屬度。這一點與傳統(tǒng)方法不同。(5) 知識表達較為科學。粗糙集利用決策表對知識進行表示與簡約，在實際工程中，通過對數(shù)據(jù)進行操控來處理知識。本章將系統(tǒng)地介紹粗糙集（Rough Set，RS）理論的相關概念與方法。 等價關系掌握等價關系的概念，是準確理解粗糙集理論的基礎。 假設兩個集合和，，則稱為一個序偶。在序偶中不可以交換和的位置，若交換，則變成另一個序偶。若與來自同一集合，則序偶中的兩個元素和也都來自同一個集合。 對于兩個集合和，，則所有構成的集合為和的笛卡爾乘積，記為。即。 兩個集合和的乘積的集合中，一個子集稱為到的一個關系。記為。 一組關于水果的集合{蘋果，香蕉，梨，桔子，哈密瓜，西瓜，柚子，黃桃，葡萄，石榴}，水果數(shù)量的集合{2，4，6，7}，則{(蘋果，7)，(香蕉，7)，(梨，7)，(桔子，7)，(哈密瓜，4)，(西瓜，4)，(柚子，4)，(黃桃，2)，(葡萄，2)，(石榴，6)}，就是水果的集合到其對應數(shù)量集合的一個關系。 如果集合上的關系集合滿足下列條件，則是集合上的等價關系。設集合是集合上的關系，滿足：(1)如果，則稱滿足自返性集合或者稱是自返的。(2)如果，若由必然推出，則稱滿足對稱性或稱是對稱的。(3)如果，若由并且必然推出，則稱滿足傳遞性或稱是可傳遞的。 如果集合上的關系滿足以下幾個性質，即，它是可傳遞的、對稱的、自返的，則稱為等價關系，若，則稱和等價或者稱和是不可分辨的。 若是上的等價關系，對于任意，定義所有與等價的元素所構成的集合為，即，則稱是由元素所生成的等價類。，具有“相同數(shù)量”的等價類如下所示：“數(shù)量為7的水果”— {(蘋果，7)，(香蕉，7)，(梨，7)，(桔子，7)}“數(shù)量為6的水果”—{(石榴，6)}“數(shù)量為4的水果”—{(哈密瓜，4)，(西瓜，4)，(柚子，4)}“數(shù)量為2的水果”—{(黃桃，2)，(葡萄，2)}對于集合上的等價關系若滿足以下關系：(l)對于所有，或，或；(2)從(1)可以得出，若，則說明生成的等價類與生成的等價類必相等。所以對于，無需指明是哪種元素。從(2)可以得出，元素所生成的等價類的并集為集合。定義給定集合，設非空集合滿足：(1)；(2)，如果，則；(3)；則稱集合是對集合的劃分。由上述定義可知，上的一個等價關系可以推出集合的一個劃分，相反，這個結論反過來說也是成立的，即由的一個劃分也可以推出上的等價關系。設為的一個劃分，則的定義為：設與是中的元素，若與都屬于，則。通過驗證得到關系是上的一個等價關系。由此驗證得出，劃分與等價關系是相對應的。 知識的定義與分類知識是人工中一個非常的概念。解決復雜性問題需要的知識以及這些知識的機構。知識在不同的范疇中有不同的含義。但任何知識都是對事物變化及規(guī)律的一種概括性描述。在粗糙集理論中，知識被看作是關于論域的劃分，是一種對對象進行分類的能力。歸根結底知識就有對事物的特征將進行分門別類。在該理論中，可以通過對象屬性值的不同而將其分為不同的類別?；诘葍r關機較為易處理，所以就可以把分類用等價關系來替代。 設為論域，且，為中的一簇等價關系，則二元組稱為一個知識庫。 若,且，則（