基于粗糙集的配电网故障定位系统

配电网涉及的覆盖区域较大，各种电力设备种类繁多，如何建立一套行之有效、经济实用的配网故障定位系统，在供电企业与电力用户之间架设起沟通的桥梁，利用故障投诉电话（TC）快速、准确地确定配电网发生故障的位置，提供对停电原因和恢复供电时间等热点问题的解答服务，既是建立电力部门和用户间的良好关系的关键，也是故障隔离、故障排除和恢复供电的基础和前提。

本文将WEBGIS引入电力故障管理系统中，利用WEBGIS优秀的空间管理和空间定位功能，提供可视化的查询决策环境。借助粗糙集理论(Rough Sets)[1]具有较强的容错能力，不需要提供待求解问题所需处理的数据集合之外的任何先验信息首先把各用户区电话投诉作为对故障定位的条件属性集，考虑各种可能发生的故障情况，建立决策表，然后实现决策表的自动化简和属性值约简，从中抽取出诊断规则，形成一个知识库，即可对故障进行诊断定位。


图1 简单配电系统
进行WEBGIS环境下基于粗糙集方法的配电网故障定位系统的开发，主要特点有：维护灵活、成本低、扩展性强、故障定位准确。本套系统采用B/S模式，具有广泛的信息发布查询能力。它对前端用户数目没有限制，客户端只需要普通的浏览器即可。

1 基于粗糙集故障定位系统功能的实现

图1是一简单配电系统。在本系统中将断路器或跌落开关都看作是元件K，有6个。10个供电区域(Sec1～10)，10个变压器T。若故障发生在元件K处说明是该元件所在线路发生故障，若发生在T处说明是该变压器出了故障。

决策表生成：根据上面的配网模型列出决策表，见表1。表中“1”表示该区用户拨打了故障投诉电话，“0”表示未打电话。

本文采用文[2]所述的决策表属性约简算法和改进值约简算法对表1进行化简，得到的最终约简结果如表2所示。表中“*”表示该用户是否拨打投诉电话，对配电网故障定位无影响。从表2中抽取决策规则，作为解决电网故障诊断的规则知识库。

以下两个诊断算例是对图1所示配电网的仿真结果，很好的说明了本系统故障定位的简单、快速，以及较强的容错能力。该应用程序可灵活的应用于庞杂的辐射结构配电网。

算例1：某天供电部门接到Sec2用户和Sec3用户打来的停电投诉电话，经本故障定位系统诊断为K3处故障，即开关3线路发生故障。这是与实际相匹配的。因为有时用户报修并不一定表示故障发生在对报修用户直接供电的分支上，而可能发生在这些分支的上一级长分支线路或主馈线上。

算例2：某天供电部门接到Sec6用户和Sec4用户拨打的停电投诉电话，经过本系统诊断为T4故障。后经过实地检测，Sec6用户是由于当时该区过负荷烧断保险熔丝而引起整个楼停电，并非线路或变压器故障，属于用户误打投诉电话。可见，对于类似原因引起的误投诉或出现故障用户未及时拨打电话等故障投诉电话信息不完备的情况下，本方法均有良好的容错能力。

2 系统实现

将该配网故障定位系统研究与抚顺县农电局配网自动化相结合，在此基础上建立网上地理信息系统，采用1:50000抚顺县地形图,形成了针对不完备故障信息进行故障定位的网络版定位系统。通过系统运行证明了本系统具有良好的容错能力，定位准确。其应用在大规模复杂的配电网络上，在规则提取过程中运算量非常大，应考虑和其他智能化方法结合,以使故障定位系统更准确、更智能化。


表1　配电网故障诊断的决策表

表2 　故障定位改进值约简算法结果
参考文献

[1]Pawlak A, Slownski R. Decision analysis using rough sets[A]. International Transaction in Operation Research[C]. San Francisco, 1994:107~114.

[2]赵冬梅, 韩月, 高曙.电网故障诊断的决策表约简新算法. 电力系统自动化, 2004,28(4):63~66.

[3]束洪春, 孙向飞, 司大军.基于粗糙集理论的配电网故障诊断研究. 中国电机工程学报, 2001,21(10):73~77.

[4]张文修, 吴伟志. 粗糙集理论与方法[M]. 北京: 科学出版社, 2001.