【正文】 的所有結(jié)論進(jìn)行逐一的計(jì)算推理，這樣更會使計(jì)算的效果大大降低，無法滿足電網(wǎng)的要求。因此為了解決這一問題，可以采用遺傳算法來加快推理計(jì)算的速度效率。 針對這一問題，專家們提出的方法是：對于每個路徑所在的每個假設(shè)進(jìn)行編碼，然后在假設(shè)中隨機(jī)性的選擇一個路徑作為單個個體，令它們作為初始的種群，再計(jì)算每一個單位的適應(yīng)值，其和就是這個基因串的適應(yīng)度。然后利用遺傳算子，對于上一代的單位個體開始繁殖，產(chǎn)生后代并且篩選掉其父代中適應(yīng)度值低的單位，同時計(jì)算出其后代的適應(yīng)值，把適應(yīng)度值高的單位和所篩選出的單位組成新的個體。如果新的一代滿足了所設(shè)定好的算法已收斂或者是繁衍代數(shù)，那么就返回到最優(yōu)基因串，然后對適應(yīng)值最高的單位進(jìn)行解碼，最后得到的結(jié)果就是結(jié)論。警報處理的目標(biāo)是當(dāng)系統(tǒng)處于非正常運(yùn)行條件下幫助運(yùn)行人員了解發(fā)生了什么事，然后提供的綜合的信息和簡潔有效的相關(guān)數(shù)據(jù)。另外，電力系統(tǒng)故障診斷是利用保護(hù)裝置和斷路器的動作信息來判別電網(wǎng)中哪些元件發(fā)生了故障，故障種類以及其故障原因。警報處理和故障診斷的區(qū)別在于兩者分析的程度不同。 運(yùn)行優(yōu)化的應(yīng)用遺傳算法（GA）在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域就是在解決運(yùn)行優(yōu)化方面，這種既有組合優(yōu)化問題又有參數(shù)方面的優(yōu)化問題。由于GA可以處理非線性因素問題以及無可微的要求且有較大的概率求得全局最優(yōu)解從而吸引了很多專家的研究興趣。遺傳算法在這個領(lǐng)域可以很好的解決發(fā)電調(diào)度、無功調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)以及潮流計(jì)算等相關(guān)問題。 其他領(lǐng)域的應(yīng)用由于遺傳算法有著其它算法所不具備的優(yōu)勢，它在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越廣泛。目前，在其它領(lǐng)域，遺傳算法已被廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)分解、短期負(fù)荷預(yù)報、諧波分析與濾波、分散電源（dispersed power sources）的最優(yōu)配置、狀態(tài)估計(jì)、靈活交流輸電系統(tǒng)、水輪機(jī)參數(shù)解調(diào)、以及配電系統(tǒng)中分段開關(guān)的最優(yōu)分布等各個方面。第4章 基于遺傳算法的故障診斷 故障診斷的數(shù)學(xué)模型 故障診斷的完全解析模型在電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時，通過保護(hù)的配置規(guī)則與原理，以及和該元件相關(guān)的保護(hù)由于檢測到故障特征而動作，引起斷路器的跳閘。若主保護(hù)拒動，那么就使近后備的保護(hù)動作；如果斷路器拒動，那么就引起斷路器以及遠(yuǎn)后備保護(hù)動作。將上述的保護(hù)規(guī)則與原理通過邏輯方程組的形式表示就是故障診斷的解析模型。 （1）其中：S表示可能發(fā)生故障的設(shè)備集合（ ）。R表示與S相關(guān)聯(lián)的保護(hù)集合（ ）。C表示與S相關(guān)聯(lián)的斷路器集合（ ）。M表示 保護(hù)R與斷路器C正?；蛘哒`動。D表示保護(hù)R與斷路器C正?；蛘呔軇?。 保護(hù)的規(guī)則解析模型1．主保護(hù)令設(shè)備的主保護(hù)為。若設(shè)備故障，那么保護(hù)就會動作，動作期望： （2）2．近后備保護(hù)（第一后備保護(hù)）令設(shè)備的第一后備保護(hù)為，若設(shè)備故障同時主保護(hù)未動作，那么近后備保護(hù)就會動作，動作期望： （3）3．遠(yuǎn)后備保護(hù)（第二后備保護(hù)）令設(shè)備的第二后備保護(hù)為，在它的保護(hù) 范圍內(nèi)為的臨近設(shè)備 提供 遠(yuǎn)后備保護(hù)，其中有以下兩種情況應(yīng)該發(fā)生動作：故障的同時其主保護(hù)和近后備未動作；設(shè)備發(fā)生故障，并且所有在到相關(guān)聯(lián)的斷路器都在閉合的狀態(tài)。其中是在的保護(hù)區(qū)域內(nèi)相鄰設(shè)備的集合，表示所有沿著線路路徑從保護(hù)到的斷路器的集合。所以，遠(yuǎn)后備保護(hù)的動作期望為： （4）4．?dāng)嗦菲鞯氖ъ`保護(hù)在220kV及以上的系統(tǒng)中的斷路器通常會設(shè)有失靈保護(hù)系統(tǒng)，一旦有保護(hù)動作并引起斷路器跳閘時，動作期望為： （5）其中表示全部能引起斷路器跳閘的保護(hù)集合。 斷路器的規(guī)則解析模型所有能引起斷路器跳閘的保護(hù)動作，斷路器都會跳閘，所以動作期望是： （6） 保護(hù)與斷路器的動作狀態(tài)解析模型在之前所闡述的保護(hù)規(guī)則的基礎(chǔ)上，對矛盾的邏輯進(jìn)行約束，并且考慮保護(hù)的誤動與拒動的情況。對于任意的保護(hù)的動作狀態(tài)解析為： （7）類似的，對于任意一個斷路器，它的跳閘狀態(tài)解析方程是： （8）聯(lián)立（7）與（8）得到的就是方程（1）的完全解析模型表達(dá)。整個解析模型包括了保護(hù)規(guī)則解析和狀態(tài)解析，是對故障診斷在規(guī)則上的完整闡述。 完全解析模型的目標(biāo)函數(shù)根據(jù)邏輯方程組的求解方法。方程組（1）可以等價的變成： （9）對上式的左邊求主析取范式，方程組（1）的解就是主析取范式里的每個極小值。解析集可以寫成（S，R，C，M，D）的形式，所以方程組（1）的解集是（ n 為極 小項(xiàng)的數(shù)量）。若是斷路器的跳閘情況以及保護(hù)動作情況已知，由R`和C`表示，在不考慮警告信息中的漏報以及誤報的情況，那么故障的解析模型又可表示成：一般來說，邏輯公式的主析取范式是唯一的，所以由以上方法得到的解集就是完全解析模型的全部解集，也就是所有的故障模式。但是，如果把上述方法應(yīng)用到電力系統(tǒng)的故障 診斷就會出現(xiàn)以下一些問題：1) 若是可能發(fā)生的故障設(shè)備比較多的時候，解集（S，R，C，M，D）的維數(shù)（N+3Z+3K）會比較高，求模型（9）的主析取范式會很有難度。2) 解析的模型通常會出現(xiàn)很嚴(yán)重的多解問題。就如同，一個故障設(shè)備通過解析模型有可能會被認(rèn)定成非故障設(shè)備，而一個可疑故障中的非故障設(shè)備，也可能通過解析模型被認(rèn)定成故障設(shè)備。對于以上問題，本文采取了一種優(yōu)化技術(shù)。為了方便，下面將（7）和（8）寫成如下形式： （10）其中F的維數(shù)是2（Z+K）。那么又可以得到規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù)是： （11）其中方程的右邊第一和第二項(xiàng)分別是保護(hù)以及斷路器的動作狀態(tài)和實(shí)際的警告值差別，用來表示警告的信息的漏報以及誤報的情況。第三和第四項(xiàng)分別反映的是保護(hù)和斷路器的拒動與誤動情況，第五項(xiàng)是模型約束項(xiàng)。分別表示保護(hù)和斷路器的拒動以及誤動的相對權(quán)值。表示解析模型的保障系數(shù)，它的取值范圍是：遠(yuǎn)大于1并且遠(yuǎn)大于。通過基于優(yōu)化技術(shù)的方法使E（G）最小化然后求出最優(yōu)的解G，就是該模型診斷出的故障模式。函數(shù)中，S在G中用作診斷的結(jié)果；M和D主要用于對斷路器以及保護(hù)的動作做出評價；然后將保護(hù)以及斷路器的動作狀態(tài)R和C接受到的警告信息R`以及C`對比，就可以得到對警告信息的評價：對，若是=1并且=0，那么就是誤報；若是=0并且=1，那么就是漏報；只有當(dāng)時或者時，才是正確的。 基于遺傳算法的模型求解該算法先通過初始化種群的隨機(jī)算子，然后通過適應(yīng)度的函數(shù)來計(jì)算算子的優(yōu)異性，同時進(jìn)行迭代尋求最優(yōu)解，在每一次的迭代中，算子i根據(jù)下式來調(diào)整其速度以及位置。 （12）在經(jīng)過t次迭代以后，算子i尋找過的最優(yōu)位置是個體的極值，所有算子尋找到的最優(yōu)位置是群體極值，算子更新其位置及速度是通過與這兩個極值來更新的。但是在離散的空間里，因?yàn)橥ǔＮ恢脙H能夠取0和1，這樣導(dǎo)致不會具有空間內(nèi)連續(xù)的速度意義，反而會被理解成算子位置進(jìn)一步的演化的概率。所以通過遺傳算法中的變異步驟，來增強(qiáng)其局部的搜索能力，對（12）算法進(jìn)行修改后得到： （13）1） 若是，則；反之，則。2） 若是，則；反之，則。在（13）式中，是加速系數(shù)，而是用來調(diào)節(jié)算法過程，在0到1之間的偽隨機(jī)數(shù)。 診斷流程根據(jù)前文提到的建模以及思路，將故障診斷的過程順序總結(jié)如下：1) 在故障后的區(qū)域中，篩選出可能發(fā)生故障的設(shè)備集S以及斷路器集C。2) 通過S和C來確定保護(hù)集R3) 對于在R和C內(nèi)的保護(hù)規(guī)則進(jìn)行計(jì)算解析，然后求得。4) 建立故障診斷的解析模型并轉(zhuǎn)換成 （10）的模式。5) 通過接收到的警告信息，處理后用來降低參變量的維度。6) 用（11）作為目標(biāo)函數(shù)，通過遺傳算法技術(shù)求解。7) 得到的最優(yōu)解就是故障診斷出來的故障模式。表示故障診斷的結(jié)果，分別表示對保護(hù)以及斷路器的動作評價8) 最后對以及進(jìn)行對比，然后對保護(hù)以及斷路器的警告信息給出評價。 基于遺傳算法的故障診斷算例分析及驗(yàn)證 實(shí)際算例系統(tǒng)通過圖（6）的系統(tǒng)作為例子，該系統(tǒng)里面包含了28個元件，124個保護(hù)設(shè)備以及40個斷路器裝置。28個元件分別是：T1，T2，…T8；A1，A2，…A4； B1，B2，…B8；以及L1，L2，…L8。124個保護(hù)設(shè)備：主保護(hù)有A1m，A2m，…A4m；B1m，B2m，…B8m；T1m，T2m，…T8m以及L1Sm，L2Sm，…L8Sm，L1Rm，L2Rm，L8Rm。40個斷路器失靈保護(hù)有QF1f，QF2f，…QF40f。還有48個后備保護(hù)分別是L1Sp，L2Sp，…L8Sp，L1Rp，L2Rp，…L8Rp；T1p，T2p，…T8p以及L1Ss，L2Ss，…L8Ss，L1Rs，L2Rs，…L8Rs。40個斷路器分別是：QF1，QF2，…QF40。圖中的A和B都表示母線，L代表線路，T代表變壓器，S和R代表線路的首末兩端，m代表主保護(hù)，p代表近后備保護(hù)（第一后備保護(hù)），s代表遠(yuǎn)后備保護(hù)（第二后備保護(hù)），還有f表示斷路器的失靈保護(hù)。圖6 算例系統(tǒng)圖 故障以及報警信息的分析當(dāng)母線B2以及變壓器T3同時發(fā)生故障的時候，斷路器以及保護(hù)的動作過程會發(fā)生以下變化：首先變壓器的主保護(hù)T3m會發(fā)生動作，斷路器QF14拒動，斷路器QF16斷開，失靈保護(hù)QF14f會動作，使QF12，13，19斷開。然后母線B2的主保護(hù)B2m發(fā)生動作，斷路器QF10拒動，斷路器QF4，6，8斷開，失靈保護(hù)QF10f拒動，引起線路保護(hù)L3Rs發(fā)生動作，斷路器QF28斷開。最后接收到L3Rs ，T3m，T3p， QF14f，QF4，QF6，QF8，QF12，QF16，QF19，QF27動作的警告信息。通過以上收到的警告信息，能夠確定：={1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,