电力系统继电保护故障信息采集及处理系统的研究.doc

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1、 . 山东农业大学毕 业 论 文电力系统继电保护故障信息采集及处理系统的研究 院 部 机械与电子工程学院 专业班级 电气工程及其自动化班 届 次 学生姓名 学 号 指导教师 年月日装订线. . . 25目 录摘要IAbstractII引言11 研究内容21.1 故障信息分析处理系统研究的意义21.2 故障信息采集及对处理系统的构想31.3 国内外研究现状31.4 本论文主要工作42 故障信息采集62.1采集方式62.2 监测采集62.3 系统管理采集63 故障信息处理系统83.1 系统总体结构83.2子站系统功能与结构93.2.1 子站的功能93.2.2 子站系统结构93.3 主站系统的功能

2、和构成103.3.1 主站系统功能103.3.2 主站系统结构113.3.3 继电保护出现故障时的处理系统124 基于粗糙集理论及故障信息网故障诊断144.1 粗糙集理论144.2 信息系统和决策表144.2.1 不可辨别关系154.3 故障信息网的信息分析处理165 基于Matlab状态流和故障信息网的保护动作行为分析185.1 Matlab仿真185.2 保护装置在Matlab下的仿真建模185.3 距离保护装置的动作行为分析实例196 结论23参考文献24致谢25ContentsAbstractIIIntroduction11 The research content21.1 Analy

3、sis of fault information processing system research meaning21.2 The idea of fault information acquisition and processing system31.3 The research status at home and abroad31.4 This thesis mainly work42 Fault information collection62.1 Acquisition methods62.2 Monitor of62.3 System management to collec

4、t63 Fault information processing system83.1 The system overall structure83.2 Sub station system function and structure93.2.1 The function of the sub station93.2.2 Sub station system structure93.3 The function of master station system and composition103.3.1 The main system function103.3.2 The main sy

5、stem structure113.3.3 Processing system of relay protection failure124 Fault diagnosis and fault information network based on rough set theory144.1 Rough set theory144.2 Information systems and decision table144.2.1 Invisible relationship154.3 Fault information network information analysis and proce

6、ssing165 State flow based on Matlab and fault protection of information network behavior analysis185.1 The Matlab simulation185.2 Protection under the Matlab simulation modeling185.3 Distance protection action analysis examples196 Conclusion23References24Acknowledgement25电力系统继电保护故障信息采集及处理系统的研究（山东农业大

7、学 机械与电子工程学院）摘要：电力系统保证了国民经济的发展，提高了人民的生活质量，但是当发生短路、断线等故障时，用户用电就无法得到保证，甚至给经济发展带来严重影响。继电保护应用而生，迅速有选择的排除故障，保证系统的正常运行。当继电保护出现误动作时，容易扩大事故，带来更严重的后果。单方面的保护已经跟不上故障的分析与处理了，故障信息采集与处理系统的研究势在必得，致力于提高继电保护的可靠性与灵敏性。本文表述了电力系统出现故障时的采集技术以及相应的处理方法，以使继电保护能够更好的为电力系统提供帮助。关键词：继电保护；故障信息采集；处理系统The power system relay protectio

8、n fault information acquisition and processing system researchBin Zhao(Mechanical & Electrical Engineering College of Shandong Agricultural University, Taian, Shandong 271018)Abstract Power system to ensure the development of the national economy, improve the quality of life of the people, but when

9、a short circuit, disconnection and other failures, users of electricity can not be guaranteed, even a serious impact on economic development. Health protection applications, rapid selective troubleshooting, to ensure the normal operation of the system. When the relay malfunctions, it is easy to expa

10、nd the accidents lead to more serious consequences. Unilateral protection have been behind the failure of the analysis and processing, research and diagnostic tools and treatment systems aspirations, is committed to improving the reliability and sensitivity of the relay. This article expresses the a

11、cquisition and disposal method of power system fails to make the relay to better assist the power system.Key words: relay protection; fault information collection; processing system引言熔断器保护属于最早的继电保护装置。不久之后，出现了电磁式继电保护装置、电子式静态继电保护装置，这两种装置是以断路器为核心，代替了最初的熔断器。现在迅速发展起来的是以运动技术、信息技术和计算机技术为基础的微机型继电保护装置。继电保护装置

12、为了保护系统的运行，必须具备以下5项基本性能：1）安全性：在无故障不需要动作时，绝不误动；2）可靠性：在需要动作时，绝不拒动；3）速动性：从系统中以最短时限准确切除故障或异常；4）选择性：在自身整定的范围内切除所有故障，最大限度地保证了系统中无故障部分继续安全供电，绝不越级跳闸；5）灵敏性：表示反映故障的能力，通常以灵敏系数来表示；然而所有的关键是不误动不拒动。1 研究内容1.1 故障信息分析处理系统研究的意义伴随着微机继电保护装置的广泛应用和变电站综合自动化水平不断提高，带来的是各种智能设备采集的模拟量、开关量、一次设备状态量的大大增加，运行人员们可以从这些信息量中获取更多的有关一、二次设备

13、的即时信息。但是，由于以往设备功能已经跟不上时代，所以目前的微机型二次设备考虑较多的是对以往设备的替换，独立运行的设备会导致采集到的信息白白流失，未能充分的得到利用。电网作为国家综合用电送电的工具，综合利用了电网的一、二次设备信息，成为了一个有机结合体。近年来，随着网络技术飞速发展起来，更有可能利用电网的一次设备和二次设备。电网的继电保护故障信息分析系统，也就是追求的综合自动化系统，它是综合利用整个电网智能设备所采集到的信息，自动对信息进行处理分析，随后调整继电保护各部分的工作状态，以确保整个电网能够运行安全可靠运行的自动化系统。它可以实现以下主要功能:（1）让继电保护装置对系统运行状态自己适

14、应起来。（2）准确定位各种复杂故障的准确故障。（3）实现继电保护装置的状态检修。（4）分析线路纵联保护退出引起的系统稳定问题，并提供解决具体的解决方案。（5）对系统中运行的继电保护装置进行可靠有效的分析。（6）自动完成线路参数修正，以符合标准。电力系统故障信息分析处理，发生故障的电力系统，电力部门会收到相关保护装置的动作信息，电网处理事故的能力得到提升。故障分析功能包括两方面：1）进行相关元素的分析，具体包括对波形的分析，相量的分析，序量的分析和故障的分析。2）进行分析对比，即将不同电厂厂站、不同设备的电气量归置于同一个界面中进行分析比较。此功能为确定复杂故障条件下的保护动作行为提供了便利。故

15、障区间诊断功能主要应用于，当系统出现情况不明故障，无法确定保护的动作性质时，可以通过分析计算，迅速确定故障区间，保证保护动作行为的正确性。保护动作行为模拟仿真是利用故障数据和动态或静态试验仪把故障显示出来的。而数字仿真则不同，塔是利用故障数据来实现，对保护动作特性实施动态的数字仿真。以上的两种仿真均是在复杂的故障条件下进行的，继电保护动作行为较为逼真的模拟。对于一般的输电线路来说，本系统采用双端测距算法，以保证它的高精确度，实验结果表明这种算法算出来的测距误差小于2.67%，且此算法不受过渡电阻、负荷电流等因素的影响。双回线的结构特点很好的保证了在单端测运用距算法测距的精度。1.2 故障信息采

16、集及对处理系统的构想继电保护的基本要求应当满足于动作的选择性、速动性、灵敏性和可靠性对电气设备的要求。选择性指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统当中独自切除掉，不影响其他正常工作的元件，使停电的范围尽看能地缩小，保证系统中无故障的部分的正常运行；速动性是指保护装置应尽可能快速地切除短路故障，它的主要功能就是提高系统的稳定性，并且尽可能地减轻故障设备和线路的所损害程度，缩小使故障所影响的范围，提高自动重合闸和备用设备自动投入使用的效果为最佳状态。灵敏性是指对于保护的范围内，发生故障或不正常运行状态的反应能力。可靠性是指继电保护装置在保护范围内发生动作时的可靠程度。电力系统中发电机、变压器、输

17、电线路、母线以及用电设备，一旦发生故障，继电保护装置能自动、有选择性地将发生故障元件从电力系统中切除掉来保证无故障部分恢复正常运行状态，既能保护电气设备免遭损害，又能提高电力系统运行的稳定性；是保证电力系统及其设备安全运行最有效的方法。如果被保护元件出现异常运行状态时，继电保护装置能够及时准确地反应，根据维护条件，发出信号、减少负荷或跳闸动作指令等。此时，一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件危害程度规定一定的延时，以避免不必要的动作，造成不必要的财产损失1。简单地说是一种自动识别故障并排除故障元件的自动装置。继电保护装置：就是反应电力系统中电气元件设备故障或不正常运行状态并动作于

18、断路器跳闸或发出指示信号的一种自动装置。首先我们要知道电网的继电保护系统如何得到信息，从电网的调度中心获取参数和结构信息；一次的设备状态信息及潮流，能够从EMS系统获得；如果是保护的装置信息，必须调度下达命令，并且要在现场执行；从微机保护中获得电网故障信息。1.3 国内外研究现状国内故障信息管理系统的建设开始于2000年，经过这些年的工程实施，有些基本应用已经开始工作。围绕着故障信息管理系统的建设，人们相应的提出了各种各样的解决方案，同时也对系统的基本功能、其他系统的区别与联系等进行了描述和定义2。在这些解决方案中,系统一般由两部分或三部分组成，包括子站、分站、主站，其中分站系统一般可根据具体

19、情况进行取舍。子站部分，也就是厂站端,，通常位于变电站内部，靠工控机或嵌入式系统实现其作用。子站系统的完成，对大量由不同厂家生产制造、采用不同通信协议、具有不同型号的变电站内智能装置能够统一接入。进行集中管理，从这些装置中采集分析数据，在此基础上形成统一有序的数据格式，然后通过网络、电话拨号、专线等送到中心调度端(即主站部分)，或者将这些数据格式上送到区域调度端(即分站部分)，再进行数据的集中分析处理。然后在此基础上实现诸如全局范围的故障诊断、波形分析、检测、历史查询、保护动作统计分析、故障信息整合等综合应用功能。在信息的采集和管理功能上，子站部分强调的是原始信息采集的完备性和上送的选择性，主

20、站或分站部分则不同，它们强调的是对故障信息的整理和综合应用的可能性3。国外对于电力故障信息处理系统的研究比较早，比较典型的是ABB公司的PSM系统和KJT公司的OPEN系统。PSM系统的信息处理和功能主要分为四个部分：数据通信、数据寻访(浏览)、数据分析以及数据库。该系统结合智能装置的应用，从数据库管理、参数管理、信息查询、故障分析、历史数据统计分析等环节为电网事故的分析和处理提供了比较有利的技术支持。美国KJT公司的OPEN系统是由核心系统和应用模块组合而成，核心系统主要包括数据采集、分析引擎、数据交换、数据仓库、告警和报告、可视化及系统管理等部分。我国的电力发展还在追随着国外的步伐，为了取

21、得国内电力系统有效建设必须借鉴国外多年发展的成果。1.4 本论文主要工作本文综合利用故障信息处理系统中出现的故障信息数据，利用有效的仿真工具，开展了故障信息处理系统主站综合应用（主要是故障诊断应用模块和保护动作行为分析应用模块）的研究和开发工作4。主要包括以下几个方面的内容:（1）阐述了课题提出的背景意义，将用户要求和当前电力发展的需要结合起来，分析出现有的故障信息管理系统的功能和特点。（2）介绍了信息故障系统的装置和数据的信息特征以及数据处理技术，并把介绍的重点放在了存在于主站应用中的子系统模块。（3）提出一种以粗糙集理论和故障存在信息网的电网故障诊断方法。首先以各种保护、断路器作为条件属性

22、故障区域作为决策属性，考察各种故障情况并随后建立一个决策表。（4）提出了一种基于Matlab stateflow的继电保护装置仿真方法，有效实现了电力系统继电保护中混杂系统的仿真。主要是在Matlab下包的工具箱进行仿真建模，综合利用各种故障信息，进行保护动作行为分析的方法5。通过建模的仿真方法分析在故障发生和持续过程中保护动作量逻辑判断的过程，并将此与保护实际输出的信息比较，以此来评价保护在故障中的表现。2 故障信息采集2.1采集方式电力系统继电保护故障信息采集有两种采集方式：监测采集与系统管理采集。2.2 监测采集监测信息采集方式包括离线监测与在线监测（1）离线监测：离线监测信心采集是在

23、电力设备停止工作的状态下对其进行检查的方式。离线监测的方式简单，配置的费用低，监测仪器通用，其检查的判断依据与要求都有统一的标准，操作性强。但是离线监测不能将电力设备故障的发生率降到零，不能完全防止电力设备故障的出现。在电力设备的运行中，设备出现突发事故或者外界引起突发状况也都是无法预知的。因此采用离线监测方式来监测电力设备的时间死区大。在这个时间死区中，电力设备无法得到很好的监测与控制。因此我们并不能只是单一的采用离线监测。目前采用离线监测主要是为了能够更好的对设备的状态进行判断并决定是否将设备维修作为项目内容，同时它还可以对部分慢性发展的设备缺陷做到预知。（2）在线监测：在线监测信息采集是

24、再设备不停止供电电的状态下所实行的监测，这样相对于离线监测信息采集而言，在线监测信息采集可以避免给企业和用电用户带来不必要的损失，尤其是在经济方面。依据在线监测的周期形式可以将在线监测分为以下两种：1、非定期或定期的间隔性测试，这是在离线监测基础的一些改进。将测试的条件变为了利用己运行的电压进行，这样就不会影响设备的正常工作，这就是通常所说的带电测试。带电测试的特点就是有一定的时间间隔，不能过于频繁地或是连续地对设备进行监测；2、准时或实时地对设备进行监视与测验。该种形式的特点就是设备在带电的情况下能够对设备的某种或是某几种化学量或物理量进行连续地自动地测试。并且该种形式能够根据被测试对象的性

25、质，可以对一些没有突变性质的被测试的对象采用一定时间间隔来进行实时准确地测试。它同带电测试最大的不同就是具有连续性与自动性。2.3 系统管理采集通过建立继电保护故障信息管理系统，可以快速准确地获取故障发生的地点、故障性质以及故障距离等有效信息，加快了故障处理的速度，提高了故障判断和处理的工作效率；充分体现本系统的信息支持、辅助分析和决策作用。把事故动作信息、故障波形发布到web页面上收集保护装置动作信息、录波装置的录波文件 收集各子站动作信息和录波文件根据网络拓扑关系和故障时间，对子站上送的离散动作信息进行筛选、分析、整合成事故报告 在图形监控平台上推送事故报告波形分析故障测距故障诊断专家系统

26、图2-3 系统信息采集图3 故障信息处理系统3.1 系统总体结构什么是故障信息处理系统，它包括主站系统以及子站部分，形成一个完整的分层、分布式系统。通信网络在广义定义下，指主站和子站互相连接为一个统一整体，并在主站端与EMS、MIS相连。将获得的信息根据优先级别的不同和使用对象的不同，经数据的通道传送到本地监控系统等多个主站；主站系统会合理的处理采集来的信息，并根据其应用范围，交付给不同的功能模块去处理。系统具有自己的独立性，子站能够自我收集那些需要的数据；同时，系统在运行的时候，并不影响诸如保护、自动类装置和故障录波器等物件的运行状态。子站在不同的通信接口处实现协议转换，同时综合各类保护，各

27、类自动化设备，实行信息综合，另外协议具备一定的扩展性，能很好的把新协议装置接入进来。由于子站存在多类数据，所以需要分层次管理，在有故障发生时，子站将数据有选择的上传，保证了调度中心接收到足够多的信息，同时又排除掉不合理的信息；子站数据可以给多个主站提供，也可以从主站部分取得分析故障的结果。主站可以有选择的调用子站存在的任何数据，并且可以通过子站部分进行保护的定值修改、功能压板投退等日常操作；利用GPS还可以对子站的保护、自动装置、故障录波器等进行对时。故障信息系统结构如图3.1。继电保护装置开关TA/TV故障信息系统主站通信网络保护工程师主站调度员工作站变电站工作站故障录波器TATATA图3-

28、1 故障信息系统结构3.2子站系统功能与结构故障信息处理系统基于分布式智能装置的信息采集以及信息分析，一般变电站存在多个电压等级的设备，会由不同的上级主站进行监事和调度，因此，子站必须同时向多个主站传送信息。广泛来看，子站当做是变电站的保护装置，作为一种子系统，能够给多个主站提供信息。3.2.1 子站的功能子站系统对数据的采集和转换格式，可以靠各种通信的接口技术和规约来完成。根据信息不同的优先级和存在的有效程度，在原有规范下，将收集到的消息进行合理的选择并把它们分类检出，对需要上送主站的信息按照优先等级的不同，将信息由高到低的发送到主站。包括以下几个功能：（1）数据采集系统支持各种通信接口和通

29、信规约，能够接入不同厂家、不同型号的保护装置以及系统有必要管理的其它IED设备，并与所有接入的装置进行通信，采集装置数据，包括：遥信量、遥测量、装置参数、事件报告、分散录波等元素。（2）数据处理系统将采集到的装置数据进行必要的格式转换和整理，主要有两方面考虑，一是有规范的处理信息，使其能够被转发，二是避免上送无效信息。每个子站还能够对多个主站发送数据，用户还可以根据自己的需求通过策略的配置给主站传送数据。（3）运行管理子站采集通信状态，随后将得到运行的信息保存起来，方便自己进行查询分析；子站可以接收来自主站或分站的各项查询控制命令，如压板投退、定值修改、定值切换、历史记录查询、定值召唤、信号复

30、归等，还可以屏蔽控制功能。（4）自恢复子站具有自我恢复功能，系统具有软件狗，能够灵敏的监视系统的运行状况，当发生异常状况时能够及时的关闭和重起进程，使系统能够连续可靠运行。3.2.2 子站系统结构子站系统是通过保护管理机去接入各个厂家的设备，如果此设备没有联网功能，接入子站可以采用硬节点方式。子站可以供应多个主站，也就是说子站能够向多个主站同时传送数据。保护管理机的存在能够和站内原有的保护装置有机结合，用串行口或者以太网的方式接在在子站系统中。正常运行的系统，工控机子站承担起信息保护和转发的功能，工控机出现故障时，信息改变原有的传送方式，改由保护管理机送达信息给主站，防止丢失数据。为达到此要求

31、多子站通信功能靠保护管理机支持，转出扩展规约。子站的系统结构图如下:当地监控PC数据通信网GPS省调主站地调分站备用传送方式省调/地调扩展103规约保护管理机微机保护录波装置保护管理机微机保护分散录播保护管理机非微机保护非微机保护图3-2 子站系统结构图3.3 主站系统的功能和构成3.3.1 主站系统功能主站的工作是，统一管理所有下属变电站，进行数据的分析，与MIS,SCADA等系统共享数据，完善自身。主站一方面对实时显示子站上传的信息，并且将这些信息进行分析处理，这种做法为电网带来的好处是显而易见的，不仅发辫调度员进行事故处理并且为继电保护的动作行为提供依据；另一方面能够远程控制子站，帮助

32、子站完成数字式继电保护设备的控制管理，然后由MIS系统将给其他调度机构发布信息。在主站部分收集整合各类故障信息，并且进行分析应用工作，包括以下功能：（1）在子站部分收集数据子站上的信息按照其生原因上将其三类：第一种是按预定信息优先级的不同，主站实时接收或准实时接收的信息；二是随着主站定时召唤子站发出响应并上传的信息；三是如果子站对主站进行手动的召唤操作，随之发出响应的信息。（2）网络运行及检测该功能包括两个方面，一是网运行工况监视与操作，二是网络运行环境监测。前者指正常情况下，监视主站系统自身软硬件和通道运行状况，采用与电气一次接线图方式一致的图形化管理和图形化信息发布。后者主要是对CPU的使

33、用率、系统占有内存的容量、磁盘应用空间等的资源监视功能，另外还能够提示和报警。（3）故障管理高级功能应用故障录波波形分析功能，可以把多条录波曲线画在相同的或不同的窗口中分析比较这些波形的不同；还可以缩放波形曲线的幅度。在波形图上，能够把每一条曲线的有效值、即时值、最大或最小值、相角值、谐波值、采样间隔、时间点等信息显示出来；可以计算故障量的19次谐波：能分别绘制相序分量矢量图；打印输出保存录波图形的全部分析报告。3.3.2 主站系统结构主站系统的设计结构是分布式模块化的，充分考虑到主站系统的开放性，除了按照国际标准，除了采用具有广泛兼容性的软硬件之外，还体现在在软件架构设计上。主站系统遵从现代

34、计算机系统分部处理的设计发放，在平台级和应用级上进行开放设计，得到了一个扩展性能很强的系统。大系统由多台PC机和服务器组成，如果系统规模比较小的话，一台PC机就可以包含整个系统。公共电话网Modem池终端服务器防火墙至MIS服务器A服务器BWeb服务器保护工程师站路由器至EMS前置机前置机路由器光纤网终端服务器Modem池电力数据网图3-3 主站系统结构图3.3.3 继电保护出现故障时的处理系统继电保护装置所处的环境比较特殊，要降低继电保护装置的故障发生率，需要通过对其特征信号进行采集和分析，判断出继电保护装置的状态，以检查出继电保护装置的初期故障，并检测故障的发展趋势，这就要求相关技术人员对

35、继电保护装置进行状态检修。在进行状态检修的过程中，需要相应的故障处理方法和技术予以支持。（1）替换法：用好的或认为正常的相同元件代替怀疑的或认为有故障的元件，来判断它的好坏，可快速地缩小查找故障范围。这是处理综合自动化保护装置内部故障最常用方法。（2）参照法：通过正常电气设备与非正常电气设备的技术参数对照，从不同处找出不正常电气设备的故障点。此法主要用于查认为接线错误，定值校验过程中发现测试值与预想值有较大出入又无法断定原因之类的故障6。通过对正常电气设备和非正常电气设备的相关技术参数对比，找出不正常电气设备的故障点。这个方法主要应用于检查接线错误、定值校验过程中出现的测量值与实际值有较大差异

36、电气设备的故障。在进行改造和设备更换之后，二次接线不能够准确恢复正常工作时，可参照同类电气设备的接线图，进行参照与对比找出电气设备的故障点。而且，继电器定值校验时，可能发现某一只继电器测量值与真值相差得比较悬殊，此时，不可以轻易做出判断，判断这只继电器的电气特性不好，应当调整继电器上的刻度值，可用同只或同类的表计去测量其他相同回路想同继电器进行比较。（3）短接法：将回路某一段或某一部分用短接线进行短接操作，并进行判断故障点是否在短接线的范围以内或者是其他的什么地方，这样来确定故障的范围。此法主要是用在电磁锁失灵、电流回路开路、切换继电器不动作、判断控制等转换开关的接点是否完好。（4）自动重合闸

37、法：运行经验表明，在电力系统中发生的故障大多都属于暂时性的，如雷击过电压一起的绝缘子的表层闪络，大风时较短时间在的短暂碰线，导体通过鸟类身体的放电，风筝之类的绳索或树木等引起的故障，这些故障，当被继电保护迅速切除后，电弧即可熄灭，故障点的绝缘性即可以完全恢复，故障随即自行消除。这时，若迅速使继电保护装置重新工作，往往能恢复供电，因而减小用户的停电时间，提高供电的可靠性。因此，自动重合闸在输、配电线路中尤其是高压输电线路上得到极其广泛的应用。（5）直观法：处理一些无法用仪器逐点测试,或某一插件故障一时没有可用的备品更换,而又想将故障完全排除的情况下。10KV开关巨分和巨合故障的处理。在操作命令发

38、布后,仔细观察合闸接触器或跳闸线圈的可动作部分,若合闸接触器和跳闸线圈动作，这就说明电气回路正常工作,故障存在于机体的内部。到现场如直接观察到继电器机体内部有明显的变色且呈现黄色或哪个元器件发出浓烈并刺鼻的焦味等等，这便可以快速准确地确认故障所在,更换损坏的元件即可。以上部分是在出现一些小故障时的操作方法，这些故障一般是工艺方面、运行方面、设备方面以及日常维护方面发生的故障，如果要深入分析就需要用到以下方法。4 基于粗糙集理论及故障信息网故障诊断4.1 粗糙集理论粗糙集理论作为智能计算的科学研究，无论是在理论方面还是在应用实践方面都取得了很大的进展，展示了它光明的前景。粗集理论不仅为信息科学和

39、认知科学提供了新的科学研究和研究方法，而且为智能信息处理提供了有效的处理技术7。粗糙集理论是1982年由波兰学者Z.Pawlak 针对G.Frege的边界线区域思想提出的处理含糊和不确定性问题的新型数学工具。其主要思想是利用已知的知识库，将知识理解为对数据的划分，每一被划分的集合称为概念，将不确定或不精确的知识用已知的知识库中的知识来刻画。该理论是建立在分类机制基础上的，它将分类理解为在特定空间上的等价关系，而等价关系构成了对该空间的划分.。 粗糙集理论的特点在于它恰好反映了人们用粗糙集方法处理不分明问题的常规性，即以不完全信息或知识去处理一些不分明现象的能力，或依据观察、度量到的某些不精确的

40、结果而进行分类数据的能力8。其与其他处理不确定和不精确问题理论的最显著的区别是它无需提供问题所需处理的数据集合之外的任何先验信息，所以对问题的不确定性的描述或处理比较客观。4.2 信息系统和决策表粗糙集理论主要研究信息系统。先将所研究的对象表示为信息系统，再用粗糙集理论研究。信息系统作为一个数据集，通常用数据表的形式表现出来。该数据表的每一行代表一个对象，这些对象可以是事例、事件等。而数据表的列表示对象的属性，这些属性可以是对象的特征、度量等。信息系统S可较形式化的表示为S=(U, A)，其中:(1) U是有限非空的对象集合，通常称为域;(2)A是有限非空的属性集合，对每个属性A,都有映射“，

41、其中是属性的值域。如果信息系统S的属性集合A可分为条件属性集合C与决策属性集合D两部分即且，这种信息系统也可称为决策表。例如表4.1就是一个信息系统，其中属性集合,域。如果令C=a，b，c，D=d，那么就是一个决策表。表4-1 决策表UabcdX11111X21001X31001X40110X51110X600104.2.1 不可辨别关系不可辨识关系(indiscernibility relation)作为粗糙集理论中最为重要的概念，将作为主要论述对象来表示。P教授所提出的经典粗糙集理论中的不可辨识关系总是指等价关。给定,是属性集合,是条件属性C的子集,对于每一个属性子集B，可以定义不可辨识关

42、系为: (4.1)不可辨识关系与属性子集B一一对应，所以经常可以简记为B。如果，那么通过属性子集B，对象将是不可分辨的，即它们在属性集合B上是不可区分的。根据不可辨识关系可导出一个等价划分，可简记为U/B。等价划分U/B中包含对象的等价类，一般记做。由于等价类，内的所有对象在属性集合B上都是不可辨识的，因此对象可代表等价类所有对象在上的取值情况，而其它对象都是冗余的。例4.1 以表4.1所述的信息系统S为例，令条件属性集合，那么C对应的不可辨识关系可以导出等价划分： (4.2)同样,令决策属性集合，那么D所对应的不可辨识关系也可以导出等价划分： (4.3)4.3 故障信息网的信息分析处理当前，

43、在继电保护及故障信息管理系统的建设规模不断扩大的同时，也出现了一些问题。因此，在解决问题的过程中也就积累了一定的经验，如下所述。首先，继电保护及故障信息管理系统不论采用的是哪种管理模式，信息的一致性都必须要得到保证，分站端必须只有一个子站系统处在运行当中。其次，系统在建设的过程中不能够对设备的功能与运行起到消极的影响，分站运行的设备与保护设备是一样的，都必须要保证其安全可靠性。第三，系统的采集信息工作不论有没有与站内的自动化系统独立，都需要对信息的共享充分的考虑，不仅要满足继电保护设备的需求，而且要保证生产运营的正常进行。第四，该系统在拓展功能与规模时，切不可对现有系统的正常运行造成任何的影响

44、第五，在进行系统的建设过程中，方案设计必须要充分考虑到安全性，而且要在系统内部建立起相对完善的病毒防护、病毒查杀等体系，为系统保护软件的正常运行提供保障。第六，要保证整个系统内部的时钟是统一的，要能够给电网故障的分析研究提供重要依据9。第七，子站向主站或者分站传送的信息要与相关数据格式要求、通信传输规约等向符合，如果信息的格式不符合要求，或者违背了相关的规约，那么是不能够使实现信息的交换的。第八，只要是接入到子站中的保护装置，不论是集中式的布置还是分布式的布置，都必须要使用统一的接口规约与方式进行接入工作。最后，要采用以太网接入系统中的故障录波器，使得录波文献的传输性得到提高。要想保证继电保

45、护及故障信息管理系统更好地给电力系统提供服务，保证电力系统的安全可靠运行，就必须要采取以下几种措施。首先，及时跟踪分析国际上的先进技术的情况与应用动向，根据国际新技术发展的实际情况制定符合我国国情的标准，并且要出台相应的规范性文件。我们要加强国内外先进经验的借鉴，要能够保证开发出来的继电保护及故障信息管理系统产品具备优良的性质，而且要价格合理、运行可靠，为电力系统的正常运行提供保证。其次，在电力系统的功能日益标准化，开放程度日益提高的情况下，系统的安全问题也必须要得到相关部门的高度重视，必须要将安全隐患消除在萌芽状态。要加大科学技术与资金的投入，尽快达到通信规约的标准化与通用化，以及结构的网络

46、化等，要能够在每一个环节都体现出现代化的特征。继电保护装置的生产厂家在进行装置的设计时，不仅要与监控系统结合在一起，而且要充分考虑到通信管理机的功能性，要最大程度地提高相关设备的抗干扰能力。第三，电网继电保护及故障信息管理系统的实现还需要不断提高工作人员的专业技能，相关部门在招聘工作人员时，要提高门槛，不准没有资格证的工作人员参与到如此重要的工作中。同时对于老员工要加强培训，使工作人员的工作技能和职业素质不断提高，不断更新知识，应用先进的研究成果，紧跟知识时代的发展步伐，能够使其在遇到问题时及时采取有效的措施，保证电网的安全可靠运行。此外，该系统的实现还需要不断研发先进的控制软件，加强计算机技术的应用，诸如检修管理软件、全程监控软件等都是保证电力系统安全运行的关键。5 基于Matlab状态流和故障信息网的保护动作行为分析5.1 Matlab仿真MATLAB由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文