随着社会的经济快速发展，人们的生活水平也日益提高，对占有国民经济中重要地位的电力系统，也提出了更高的要求。电力系统的安全、可靠，提供着持续、稳定的电能，保障了人们的生产、生活的活动。电力系统的日益复杂化、大型化，致使各种各样难以避免的故障更容易发生。此时，一个优质的、可靠的故障诊断系统的安装是十分有必要的，它能够实现输电网络的快速安全定位和故障识别，便于之后的检修和故障消除，也能够在一定程度上确保系统的安全稳定运行，增强电力供应的可靠性和连续性。
1、电网故障诊断系统的基本概念
电力故障，广义的来说，是指在电力系统内出现的一些异常现象，使得系统表现出所不期望的特性。故障诊断则是指根据状态监测所得到的反映设备和系统状态的各测量值，或者是其运算处理结果所提供的信息，找出相应的故障部位、原因，并做出相应的措施。故障诊断主要包括：故障检测、故障分析、故障评价、故障决策等。电网故障诊断的主要目的是在电力系统出现故障的时候，能够快速识别发生故障的元件，为维护人员的工作提供正确的开展依据，以便于尽快的恢复电力系统故障。
2、电网故障的类型
2.1输电线路故障
众多电力系统的运行经验表明，大部分的输电网络故障都是输电线路的故障，且多为瞬时性的故障，比如说：大风引起的短时碰线，鸟类或树枝等掉在导线上引起的短路等。这些故障在绝缘平衡后是可以自行恢复的，即故障会随即消失。常见的输电线路上出现的故障类型有以下几种：①单相接地短路：这种故障的发生占到全部故障的80%以上，是最为常见的故障之一。对中性点直接接地的系统而言，当发生单相接地的情况时，应根据相应指令操作，迅速的切除故障点。对中性点不接地或者是经消弧线圈接地的系统，当出现单相接地的情况时，虽然在短时间内允许其带点运行，但仍要求工作人员尽快的找到接地点，强行使接地的部分退出运行并对其进行相关处理措施。②两相接地短路：这种故障不会超过全部的10%，发生几率较小。这一故障大部分发生在同一地点，当系统是中性点直接接地系统时。对于其他的系统，多为先发生一点接地，然后其他两相对地的电压迅速升高，在绝缘能力稍差的地方形成第二接地点。③断相：断相会使得整个系统处于非全相运行的状态，一般是不允许长期存在的，应该又继电保护装置自动切除，或者是由工作人员手动断开其他非故障相。
2.2母线故障
母线短路、母线保护误动作、送出线路的故障引起的越级跳闸等都会导致母线故障的产生。当电力系统中枢纽变电所的母线上发生故障时，很有可能会使得系统用户停电，使得相关的联络线过载，更甚者可能会破坏系统的稳定运行，造成严重的后果。
3、电网故障诊断的原理和方法
故障诊断中所说的电网，主要指的是担负着输送电力的重要任务的输电网络。这些覆盖面广、结构复杂的输电网络，长期暴露在自然环境中，由于某些自然灾害或者是操作失误的原因，很可能出现故障。输电网络一般包括变电站、母线、输电线路、断路器、以及相应的线路主保护和后备保护等。为了实现故障后的快速检修和回复、缩短停电时间，电力部门都采用SCADA系统、EMS系统来监控输电网络的运行状态。一旦发生故障，SCADA系统、EMS系统会发出警报信息，并将信息传递到调度中心，从而采取措施进行检修和恢复故障工作。当电网发生断路器跳闸后，大多都是由调度员处理的。首先应根据断路器跳闸的情况，查看SCADA系统中的情况，比如说频率波动的大小、对于临近厂站的冲击等，判断系统是否已经发生了事故。当确认系统已经发生故障后，要依据有关信息，搜索出停电的有关设备，初步判断设备的故障。如果只有一个设备停电，该设备就是故障设备，如果有多个设备停电，那么工作人员应该根据跳闸的特征继续判断故障设备。确认故障点的具体位置后，对应处理。
4、电网故障诊断系统的设计
4.1总体设计
4.1.1故障诊断策略首先需要建立网络拓扑，然后根据传递的保护信息和录波信息来确定故障的区域，即确定可能的故障设备的集合。为了确定更小范围的可能故障设备，需要掌握更详细的保护动作信息和录波信息。最后可以根据遗传的算法来确定最终的故障设备集。在处理录波信息时，还会涉及一些继电保护的算法，来确定故障的方向、故障的类型等。4.1.2功能模块组成对录波信息和保护动作信息的筛选和预处理，使用的是数据接口模块的功能，将录波器的每个通道数据和根据录波器通道配置信息分配到每个开关，为下一步计算准备好数据。在线诊断模块，是在当系统发生故障时，故障信息系统启动的程序，将一定时间段内发生的故障动作信息收集全，调用核心诊断程序进行诊断，以此来推断出发生故障的元件，并显示诊断结果。离线诊断模块的功能即用户可以根据以往的历史数据或者是重新编辑补充的故障信息来进行诊断，以此来查看诊断的结果是否符合预期结果。历史数据、补充信息包括保护动作信息、开关跳闸信息等。
4.2网络拓扑的形成
电网故障诊断系统的基础是故障后所表现出来的征兆信息。当电网的故障发生时，首先出现变化的是电网内各节点的电压、支路的电流，继而会使得继电保护装置依据这些变化而生成一系列的继电保护动作信息，从而由保护跳开相应的断路器来进行隔离故障步骤。各种形式的网络拓扑搜索都会被应用到电网故障的诊断中，比如说：面向对象编程技术表示的电网拓扑结构，是通过读取一系列数据表而形成的，即STATION数据表、BUS表、TRANSFORMER表等。通过读取这些数据表，形成电网拓扑信息，任一设备都可以通过设备连接关系列表找到与之相关的其他设备；任一保护装置，都可以获取其被保护设备。
5、总结
虽然电力系统的故障诊断已经发挥了很大的作用，但在实际运行中还存在着很多缺点。对于电力系统的故障诊断，还需要更多的新技术和新方法，尽可能把快速可靠的智能化算法应用其中，利用新型的诊断系统来开发软件，真正发挥其在电力系统中的作用。除此之外，对现场的后备保护、失灵保护，均有待于进一步的分析，并且需要结合继电保护运行的规则来完善对故障诊断的评价规则。
作者：张国淼