【正文】 的模型。 基于粗糙集的故障診斷規(guī)則提取變電站的故障診斷可以看成是一種模式分類，因此可利用粗糙集決策表進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘。由于變電站的規(guī)模和復(fù)雜程度不同，考慮到大多變電站在設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)預(yù)留出擴(kuò)建間隔，而變電站的擴(kuò)建又通常一次只針對(duì)某一個(gè)電壓等級(jí)，所以根據(jù)其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將變電站按電壓等級(jí)劃分為多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域。在故障診斷過程中，滿足觸發(fā)條件的變遷節(jié)點(diǎn)依次點(diǎn)火，采用式（43）進(jìn)行分析計(jì)算。間隔保護(hù)裝置保護(hù)名稱動(dòng)作開關(guān)備注主變CST31A差動(dòng)保護(hù)（CDTCDT2）跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)CSR22A重瓦斯保護(hù)(WSTWST2)跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)輕瓦斯保護(hù)發(fā)信CST230A110kV復(fù)合電壓閉鎖方向過流二段(GHBTGHBT2)跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)35kV復(fù)合電壓閉鎖方向過流一段(ZHBTZHBT2)跳主變35kV開關(guān)復(fù)壓閉鎖、方向元件不用10kV復(fù)合電壓閉鎖方向過流一段(DHBTDHBT2)跳主變10kV開關(guān)方向元件不用35kV充電保護(hù)跳主變35kV開關(guān)正常時(shí)停用10kV充電保護(hù)跳主變10kV開關(guān)正常時(shí)停用高壓側(cè)過負(fù)荷發(fā)信壓力釋放發(fā)信110kV線路CSL164B距離Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段(JLLJLL2)零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段(LXLLXL2)跳閘三相一次重合閘35kV線路CSL216B速斷和限時(shí)速斷(SDLSDL4)過電流(GLLGLL4)跳閘三相一次重合閘10kV出線CSL216B速斷和限時(shí)速斷(SDLSDL6)過電流(GLLGLL6)跳閘速斷停用三相一次重合閘10kV電容器CSP—215A過電流（GLCGLC2）欠壓（QYCQYC2）過壓（GYCGYC2）電壓不平衡（BPHCBPHC2）跳閘表51 110kV萬安變電站保護(hù)配置詳情 110kV區(qū)域的Petri網(wǎng)模型的建立結(jié)合110kV萬安變電站的主接線圖和保護(hù)配置情況表，可以建立變電站故障診斷的原始決策表。表53 110kV區(qū)域?qū)傩约s簡(jiǎn)后的決策表樣本KG3KG4JLL1JLL2LXL1LXL2故障元件1L12L13L24L25T16T27L18L19L210L211MX1表54 110kV分區(qū)屬性值約簡(jiǎn)后的決策表樣本KG3KG4JLL1JLL2LXL1LXL2故障元件1**1***L12****1*L13***1**L24*****1L251****T161****T2711MX1根據(jù)表54，提取出的相應(yīng)的故障診斷規(guī)則如下：（1）如果JLL1=1或者LXL1=1，則線路L1故障；（2）如果JLL2=1或者LXL2=1，則線路L1故障；（3）如果KG3=1并且KG4=0，則變壓器T1故障；（4）如果KG4=1并且KG3=0，則變壓器T2故障；（5）如果KG3=KG4=1并且JLLLXLJLLLXL2均為0，則是母線MX1故障；根據(jù)上述的故障診斷規(guī)則，建立基于知識(shí)規(guī)則推理的Petri網(wǎng)模型。表55為35kV區(qū)域原始決策表。10kV區(qū)域的初始決策表由24個(gè)條件屬性、6個(gè)決策屬性、40個(gè)樣本組成。表56 35kV區(qū)域?qū)傩约s簡(jiǎn)后的決策表樣本ZHBT1ZHBT2SDL3SDL4GLL3GLL4故障元件1L32L33L44L45MX26MX37L48L49L310L311N0表57 35kV分區(qū)屬性值約簡(jiǎn)后的決策表樣本ZHBT1ZHBT2SDL3SDL4GLL3GLL4故障元件1**1***L32****1*L33***1**L44*****1L451***MX26*1**MX3根據(jù)表57，提取出的相應(yīng)的故障診斷規(guī)則，建立基于知識(shí)規(guī)則推理的Petri網(wǎng)模型如圖55。該決策表由14個(gè)條件屬性、4個(gè)決策屬性、16個(gè)樣本組成。其中一組最小約簡(jiǎn)的條件屬性為6個(gè)：{KG3, KG4, JLL1, JLL2, LXL1, LXL2}。該變電站可以分為三個(gè)區(qū)域，區(qū)域名分別為：110kV區(qū)域、35kV區(qū)域和10kV區(qū)域。 變電站故障診斷流程當(dāng)變電站發(fā)生故障時(shí)，首先對(duì)報(bào)警信息預(yù)處理，即提取出粗糙集約簡(jiǎn)后的條件屬性所對(duì)應(yīng)的報(bào)警信息，確定其是否獲得托肯。由此可以得出，變電站的故障診斷原始決策表是一個(gè)由（0、1）組成的二維數(shù)據(jù)表。同時(shí)，考慮到大多變電站在設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)預(yù)留出擴(kuò)建間隔，而變電站的擴(kuò)建又通常一次只針對(duì)某一個(gè)電壓等級(jí)，故將變電站按電壓等級(jí)劃分為多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域，形成了粗糙集結(jié)合Petri網(wǎng)的變電站分區(qū)域故障診斷方法。，其關(guān)聯(lián)矩陣為：初始標(biāo)識(shí)向量為，在的作用下，其轉(zhuǎn)移矢量矩陣為：，因此有與前面的分析結(jié)果一致。則構(gòu)建覆蓋樹的算法步驟如下：（1）用初始狀態(tài)標(biāo)識(shí)作為所構(gòu)建的覆蓋樹的樹根，并做上記號(hào)；（2）如果不存在具有new記號(hào)的標(biāo)識(shí)，過程結(jié)束，否則進(jìn)行以下步驟；（3）從任意一個(gè)有new記號(hào)的標(biāo)識(shí)開始，如果樹中間已經(jīng)存在與相同的其他標(biāo)識(shí)，則將做上old的記號(hào)，并跳轉(zhuǎn)向別的有new記號(hào)的標(biāo)識(shí)。弧線的末端連接的標(biāo)識(shí)向量是通過該線所表示的變遷觸發(fā)始端的標(biāo)識(shí)向量來得到的。如圖49所示，庫所是變遷的抑制庫所，當(dāng)中沒有獲得托肯時(shí)，不可能被觸發(fā)，所以變遷的觸發(fā)要優(yōu)先于。通常，變電站中的繼電保護(hù)裝置動(dòng)作是依次發(fā)生的，就是說是一個(gè)依次發(fā)生的關(guān)系。這些變遷之間就是邏輯或的關(guān)系。Petri網(wǎng)中認(rèn)為滿足條件則變遷觸發(fā)。表示的所有輸入庫所的集合。一個(gè)變遷的使能要求實(shí)現(xiàn)局部前提狀態(tài)的次數(shù)用該變遷的輸入函數(shù)定義，而局部前提狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)情況是通過庫所中存在的托肯個(gè)數(shù)來反映的，因此，的使能與它的輸入函數(shù)和輸入庫所包含的托肯個(gè)數(shù)都有關(guān)系。即：。 Petri網(wǎng)的結(jié)構(gòu)定義為一個(gè)由四元組描述的有向圖。離散事件系統(tǒng)中滿足事件的發(fā)生條件是該事件發(fā)生的前提，這一過程也叫做Petri網(wǎng)模型變遷的使能（）。如：著色Petri網(wǎng)，賦時(shí)Petri網(wǎng)等；（3）為了使Petri網(wǎng)成為一種適用范圍廣的高效工具，將其從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)融入到其他領(lǐng)域的研究（4）為了解決Petri網(wǎng)模型應(yīng)用在大型復(fù)雜系統(tǒng)中存在狀態(tài)空間組合爆炸的問題，對(duì)Petri網(wǎng)模型的簡(jiǎn)化進(jìn)行的研究；（5）為方便Petri網(wǎng)模型的設(shè)計(jì)與分析，進(jìn)行軟件開發(fā)的研究。然后對(duì)所構(gòu)建的決策表在不損失原有信息的前提下進(jìn)行屬性約簡(jiǎn)，最終得到屬性的最佳約簡(jiǎn)決策表。對(duì)于這個(gè)規(guī)則集合，普遍采用以下屬性值約簡(jiǎn)算法來進(jìn)行簡(jiǎn)化：對(duì)于規(guī)則集合中的某條規(guī)則，在不考慮其某一條件屬性的前提下，該規(guī)則不會(huì)與集合中其他規(guī)則發(fā)生任何沖突，那么將認(rèn)定為可以刪除該規(guī)則所包含的這一條件屬性。后部分想讓該算法可以區(qū)分的對(duì)象盡可能多。3. 遺傳算法適值函數(shù)和表示方法是用來區(qū)分利用各種遺傳算法來計(jì)算簡(jiǎn)約的兩個(gè)方面。 屬性約簡(jiǎn)方法1. Pwalawk約簡(jiǎn)方法首先介紹一下Pwalawk的約簡(jiǎn)方法，對(duì)于該方法，可以對(duì)其進(jìn)行如下約簡(jiǎn)，在決策表中，任意一個(gè)條件屬性，稱之為，將對(duì)其約簡(jiǎn)，至條件屬性集合不能再約簡(jiǎn)：對(duì)于一個(gè)決策屬性，若要被刪除后使得不影響其結(jié)果，這就說明該屬性是可以被刪除的。其定義的標(biāo)準(zhǔn)：在保證原有信息數(shù)量的基礎(chǔ)上，通過約簡(jiǎn)使屬性為最少，或者決策規(guī)則最優(yōu)，或者總的數(shù)據(jù)約簡(jiǎn)量為最大。其中表示的基本等價(jià)類可以用的基本等價(jià)類的組合來表示。 知識(shí)的化簡(jiǎn)在粗糙集理論里，在一個(gè)論域中，如果存在很多的知識(shí)是多余的，是不起決定性作用的，運(yùn)算時(shí)可以將這些多余的知識(shí)從論域中刪除，這樣做非但不能影響到最后的結(jié)果，而且還簡(jiǎn)化了結(jié)果。各屬性值域均為:，F(xiàn)的信息表可用下圖表示，信息表中所有對(duì)象的全部信息都可以直接通過該表來查看，每一行就代表一個(gè)對(duì)象的全部信息，其中：行為對(duì)象，列為屬性。換而言之，知識(shí)等價(jià)類就是用不同的描述方式來描述同一的相同事實(shí)。 設(shè)為論域，且，為中的一簇等價(jià)關(guān)系，則二元組稱為一個(gè)知識(shí)庫。 知識(shí)的定義與分類知識(shí)是人工中一個(gè)非常的概念。，具有“相同數(shù)量”的等價(jià)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(duì)于集合上的等價(jià)關(guān)系若滿足以下關(guān)系：(l)對(duì)于所有，或，或；(2)從(1)可以得出，若，則說明生成的等價(jià)類與生成的等價(jià)類必相等。記為。本章將系統(tǒng)地介紹粗糙集（Rough Set，RS）理論的相關(guān)概念與方法。在工程領(lǐng)域尤為適用。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(xué)者們的廣泛的關(guān)注。SCADA系統(tǒng)是電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中最基本的功能模塊，具有信息量大、實(shí)時(shí)更新、能幫助快速診斷出系統(tǒng)故障狀態(tài)等優(yōu)勢(shì)，已成為電力調(diào)度必不可少的工具之一。在變電站中安裝并聯(lián)電容器等無功補(bǔ)償設(shè)備，就可以向這些設(shè)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(dòng)，降低變壓器、線路等因輸送無功功率而造成的電能損耗。升壓變壓器進(jìn)行升壓后，線路損耗得以減少，送電成本就更加經(jīng)濟(jì)，可以實(shí)現(xiàn)電能的遠(yuǎn)距離傳輸；降壓變壓器進(jìn)行降壓后，高電壓變?yōu)闈M足用戶需要的各級(jí)使用電壓。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(nèi)的大面積停電，后果非常嚴(yán)重。它們是電力系統(tǒng)的動(dòng)脈，其運(yùn)行情況決定電網(wǎng)的安全性、可靠性和效益。(3) 事故追憶和趨勢(shì)分析監(jiān)控的目的除了監(jiān)視和控制設(shè)備外，還有可以對(duì)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，對(duì)事故發(fā)生可能性進(jìn)行預(yù)測(cè)。這些運(yùn)行信息包括一次設(shè)備的電壓、電流和功率大小等。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(zhuǎn)換成很小的直流電壓信號(hào)。其基本組成包括：FTU(饋線終端單元)、RTU(遠(yuǎn)程終端單元)。然而在變電站發(fā)生故障的瞬間，現(xiàn)有的電力自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)毫無選擇的把采集來的大量的報(bào)警信息提供給監(jiān)控和運(yùn)行人員，以致運(yùn)行人員往往來不及處理和判斷。 (2) 變電站的故障診斷以故障后所表現(xiàn)的征兆信息為分析和研究的基礎(chǔ)， 本文系統(tǒng)地分析了變電站故障數(shù)據(jù)的來源，并對(duì)變電站常見的故障進(jìn)行了整理。這樣它們各自的優(yōu)點(diǎn)也就可以得到充分的發(fā)揮。然而，Petri網(wǎng)方法不具備對(duì)知識(shí)加以處理的能力，只能進(jìn)行知識(shí)的表達(dá)與推理。用于故障診斷的信息主要由繼電保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、斷路器動(dòng)作情況、自動(dòng)重合閘動(dòng)作情況、故障錄波器信息等構(gòu)成。5. 粗糙集理論(Rough Sets Theory)上世紀(jì)末，Z．Pawlak教授等人提出了一種處理不確定問題和不精確數(shù)據(jù)的方法，粗糙集理論(Rough Sets Theory)。它采用可視化描述離散事件系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)及動(dòng)態(tài)行為，易于理解。由于它缺少對(duì)診斷結(jié)果進(jìn)行解釋的功能，運(yùn)行人員在理解結(jié)論時(shí)存在一定障礙。由此可見，及時(shí)更新專家系統(tǒng)的知識(shí)庫是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工程。作為專家系統(tǒng)的創(chuàng)始人之一，費(fèi)根鮑姆（E．A．Feigenbaum）認(rèn)為該系統(tǒng)不是一個(gè)普通的應(yīng)用軟件，而是一種智能化的計(jì)算機(jī)程序，可以像專家一樣，運(yùn)用豐富的儲(chǔ)備知識(shí)和嚴(yán)密的推理步驟解決復(fù)雜的問題。這將使現(xiàn)場(chǎng)人員極易產(chǎn)生誤判斷和誤處理，以致擴(kuò)大事故范圍，拖延故障恢復(fù)時(shí)間，甚至發(fā)展成更為嚴(yán)重的停電事故。這也就使得變電所的故障對(duì)電力系統(tǒng)的影響范圍及嚴(yán)重程度大大增加。作為電力輸配電系統(tǒng)中極其關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，變電站通過變壓器將各級(jí)電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來。與此同時(shí)，變電站不斷提高其綜合自動(dòng)化的水平，繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置在變電站中得到了越來越多的應(yīng)用。進(jìn)入七八十年代的中后期，隨著人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，研究者們也從中找到了一條研究電網(wǎng)故障診斷問題的新路，即：將人工智能技術(shù)與電網(wǎng)故障診斷相結(jié)合。盡管專家系統(tǒng)可以在模擬故障診斷專家的基礎(chǔ)上有效地完成故障診斷過程，但是在實(shí)際應(yīng)用過程中仍然不可避免有一定的不足：(1) 由于知識(shí)的獲取以及對(duì)其完備性的驗(yàn)證是一個(gè)很困難的過程，因此怎樣獲取完備的知識(shí)庫成為故障診斷專家系統(tǒng)的瓶頸問題就在所難免了。相較于專家系統(tǒng)，通過神經(jīng)元及神經(jīng)元間的有向權(quán)重連接來隱含處理那些系統(tǒng)的知識(shí)是其最大的優(yōu)點(diǎn)。故障診斷中不可避免的存在不確定因素，而專家系統(tǒng)要求匹配一致，否則極易產(chǎn)生錯(cuò)誤結(jié)果。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，各類保護(hù)會(huì)有選擇地切除故障。變電站的故障診斷可以歸結(jié)為模式分類問題，粗糙集決策表方法對(duì)于解決這類問題是相當(dāng)適宜的。其診斷效率大大提高。在使用規(guī)則知識(shí)進(jìn)行決策和推理的這個(gè)問題上，粗糙集理論和Petri網(wǎng)理論可以很好的進(jìn)行互補(bǔ)。這類問題很適合用粗糙集(RS)理論來解決。 (4) 利用粗糙集理論對(duì)各個(gè)區(qū)域的原始決策表進(jìn)行屬性約簡(jiǎn)及屬性值約簡(jiǎn)，提取出診