浅谈农村电网故障定位系统的设计及实现

【摘 要】随着我国农村经济的不断发展，农村电网建设发展的重点逐渐转向节能、供电可靠性方向发展。故障停电作为影响农村电网可持续发展的关键问题，逐渐被社会广泛关注。由于用户投诉信息不精确，本文提出了一种农村电网故障定位的推理方法，即贝叶斯故障不精确诊断法。通过对故障特征进行处理，从而获得初步的故障模式倾向，进而构建数学模型的故障征兆节点进行定位分析，避免了一些错误故障投诉信息的不利影响，提高了故障定位结果的可靠性。

【关键词】农村电网；故障定位系统；贝叶斯法；设计；实现

我国农村电网在结构上主要表现为两种形状，即辐射状以及树状。一方面，线路长、分负荷密度小且分散、分支多。另一方面，电网所在地理环境复杂，网络自动化程度低。因此，为了恢复电网系统的正常运行，要进行农村配电网故障定位以及诊断。通过依靠用户投诉信息从而进行故障投诉推理，但由于投诉信息存在随机性和不确定性，给配电网的故障定位带来极大的不便。笔者通过采用主观贝叶斯法，从而建立了基于用户故障投诉不精确的故障定位推理系统，提高了配电网故障定位的可靠性。

1 贝叶斯故障不精确诊断法概述

一般而言，故障诊断主要是指通过观察设备故障症状，从而研究最终故障原因的推理过程。设备故障症状与故障原因这两者存在着关联性，这种关联性是现代设备故障诊断的依据，但是并不一定是确定的映射关系，尤其是针对农村电网故障。现代设备具有三个显著的特点：一是影响设备故障的因素具有复杂性，二是测试手段具有局限性，三是知识表达具有不精确性。一方面，故障症状与故障原因这两者之间的映射表现为两种状态，即随机以及不确定。另一方面，在设备故障诊断中，由于诸多因素的限制，获得的观测数据或信息往往是不精确的，同时这些数据或信息之间相互依赖，因此如何融合这些不精确信息，从而获得有价值的诊断结果，是故障诊断的关键问题，而贝叶斯故障不精确诊断法帮我们解决了这个问题。

贝叶斯故障诊断法，主要是基于概率推理的一种为解决不精确性问题而提出的诊断方法，主要用于解决复杂设备不确定性所引起的故障，是一种当前不确定性知识表达以及推理领域最常见理论模型，主要采用故障树模型表达，通过表达设备故障的层次关系，从而计算各个事件故障概率，同时对于结构和参数的变化能够及时更新，在设备故障诊断过程中，将与设备诊断相关的信息通过适当的节点变量表示后 进行不确定性问题分析。

2 农村电网故障定位系统的设计及实现

2.1 构建农村电网故障定位推理模型

首先要建立农村配电网故障推理数学模型。在数学模型的构造中，主要将电网系统中的馈线开关模拟成节点，根据用户投诉的不精准信息，从而采用弧进行馈线的描绘。基于这种构造原则，从而建立了农村电网数学模型。这种基于用户投诉信息不精准的电网故障定位推理模型构建的具体方法主要可从两个方面来进行：一是设置配电变压器节点、电源开关节点以及分段开关节点；二是将配电变压器低压源端节点作为终端节点。本文主要采用二叉树链法进行配电网的故障定位分析。

2.2 农村电网故障定位推理原理

（1）贝叶斯故障不精确诊断计算公式。主观贝叶斯不精确推理方法，规则的组成部分主要有四个方面：一是证据，用E表示；二是结论，用H表示；三是充分性度量，用LS示；四是必要性度量，用LN表示。一方面，通过反映某个节点的投诉，从而获得该节点故障的后验概率。另一方面，根据某个节点的故障概率，结合其父节点故障的后验概率，从而获得推理过程。在这个过程中，E表示为证据，观察结果用E'表示，不确定证据用P（P/ E'）表示，结论为H；后验概率用P（H/ E'）表示，用户用P（H）表示未接到任何投诉时该节点的故障概率，即先验概率，C（E/ E'）表示反映故障信息正数，C（E/ E"）表示反映故障信息负数，充分性度量取0.01；Ls，运用下式可计算出节点故障的后验概率。

当C（E/ E'）≤0时，P（H/ E'）= E'P（H/ E'）+[P（H）-P（H/ E'）]×[C（E/ E'）/5+1]；

当C（E/ E'）>0时，P（H/ E'）= P（H）+[P（H/ E）-P（H）]×C（E/ E'）/5；

此时，P（H/ E）=[ LS×P（H）]/[（LS-1）×P（H）+1]

在上述式中，P（H/ E）表示投诉证据肯定存在的概率，当L 越大时，后验概率越大。

图1 农村配电网数学模型

（2）用户投诉信息定位故障分析。由于投诉内容不精确，当做为推理证据时，通过相关的农村电网运行数据分析，从而明确了充分性度量、必要性度量以及推理规则。在用户投诉信息定位故障分析中，通过建立在不精确推理算法，从而明确故障节点，进而定位故障，主要分为四个部分：一是在进行第一次推理过程中，发现节点5、3、1的故障投诉比较多，通过进行故障推理的计算，发现节点136、135、41、4、2、1的故障概率都在60%以下；二是在进行第二次推理的过程中，节点为2以及135为故障投诉节点为，通过推理计算得知，节点2以及节点135的故障概率都在60%以上，节点136、41、4的故障概率都在60%以下；三是在进行第三次推理过程中，135为故障投诉节点，节点135的故障概率为75%，节点2以及节点135为推理后节点故障；四是在进行第四次推理过程中，对节点135推理故障进行详细咨询，从而获得了节点135处在用电正常的状态，在进行推理计算的过程中，最终排除了错误的节点干扰信息，最终实现了节点故障的准确定位。

（3）故障定位系统推理过程。故障定位推理设计过程主要分为十个步骤：一是确认开始，二是初始化建立数据库连接，三是输入故障投诉以及咨询信息，四是确认投诉信息是否输入完毕，五是进行分组投入，六是可信度调整，七是建立知识库（包括进行故障定位推理以及构建规则库），八是确认推理是否结束，九是输出故障定位结果，十是确认结束。

3 结束语

综上所述，基于用户故障投诉信息不精确的农村电网故障定位系统，为农村电网的故障定位问题提供了一种有效的解决方案。在不精确推理过程中，可以通过推理结果映射出故障投诉证据与结论之间的关系，提高了农网故障定位的可靠性。

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