一种分层模糊Petri网风险评估方法

针对传统模糊Petri网在对不确定环境下的专家系统的知识表示与推理时无法兼顾不确定知识的模糊性与随机性、在复杂的故障情况下故障的因果关系表达不清晰、定量推理计算时缺乏层次性、不能局部求解的问题,构建一种基于云模型的分层模糊Petri网以加强模糊Petri网的知识表示能力和提高推理过程的计算效率。利用专家知识和Petri网层次分解原则将系统故障模式和故障原因之间的因果关系进行建模,使故障建模更具结构性,计算更加灵活;应用云模型处理知识的模糊性和不确定性;通过合理考虑局部权重和全局权重,结合Petri网层次分解原则和云聚合算子给出相应的推理算法。实例验证表明,所提方法能够有效对系统进行风险评估,且在知识表示和推理方面优于其他方法。

时间约束的改进分层模糊Petri网的配电网故障诊断方法

配电网发生故障后,迅速利用大量的告警信息判别出故障元件,能为调度中心的工作人员提供重要的决策支持。针对现有Petri网的故障诊断方法未应用在配电网中的问题,提出了一种时间约束的改进分层模糊Petri网的配电网故障诊断方法。对配电网中的可疑故障元件建立改进的分层模糊Petri网模型,能够适应网络拓扑结构的变换,利用获得的报警信息通过反向和正向时序推理对保护和断路器进行时序检查,对不满足时间约束的库所进行置信度修正。给出了改进分层模糊Petri网模型的推理流程及矩阵推理算法,在矩阵推理过程中引入高斯函数修正概率,使概率始终保持在0~1,最终得到故障元件的置信概率及其时间点约束。通过对配电网系统算例的比较、分析,验证了所提方法的正确性和合理性,能够有效地诊断出配电网的故障元件。

基于综合变权的分层模糊Petri网电网故障诊断方法

为实现对电网故障元件的准确诊断,基于综合变权思想提出了考虑动态权重的分层模糊Petri网(HFPN)评估模型。建立包含可疑故障线路送受两端的主保护、近后备保护以及远后备保护子网,对三类保护建立综合诊断子网,构成对线路故障诊断的双层模型。针对传统固定赋权在警报信息缺失情况下可能造成对故障线路误判的弊端,计及元件的状态水平对决策的动态影响,对模型赋予动态权重以放大动作元件的真实度。融合固定权重和动态权重的故障诊断方法能够有效识别信息缺失情况下的故障线路。通过对典型电网进行多组故障案例仿真,结果表明所提出的基于综合变权的Petri网诊断方法可提高故障诊断的准确率。

基于时间约束的分层模糊Petri网的配电网故障诊断

配电网发生故障后充分利用报警信息和时序信息快速准确地诊断出故障元件,是对配电网可靠供电和保证配电网安全运行的首要任务?在现有Petri网的故障诊断基础上,提出一种基于时间约束的分层模糊Petri网的配电网故障诊断模型?建立的模型对配电网的拓扑结构变化具有良好的适应性,通过使用主保护和主保护对应断路器的动作时间来获得原因事件动作起点,并对高斯函数进行修正?通过算例比较证明此方法具有较强的准确度和通用性,能有效地诊断出配电网的故障?

计及时序信息检查的分层模糊Petri网电网故障诊断模型

研究一种计及时序信息检查的电网故障诊断分层模糊Petri网模型。为了简化诊断模型,构造线路与母线的分层模糊Petri网。深入分析了电网故障诊断中故障、各保护与断路器之间的一元与二元时序约束关系,提出了一种对线路两端保护与断路器动作的时序约束交叉检查方法,对不满足时序约束的保护与断路器动作的概率进行修正。对该分层模糊Petri网进行逆向推理找到故障元件,通过正向时序推理发现误动与拒动的保护与断路器。典型电网的多组案例测试结果验证了该分层模糊Petri网诊断模型的有效性。

基于分层模糊Petri网的电网故障综合诊断方法

为降低Petri网的规模,提高诊断的准确性和适应性,研究了一种用于电网故障综合诊断的分层、多子网模糊Petri网模型。考虑了主保护、近后备保护及远后备保护的不同作用,对各保护子网中变迁到终止库所的输出弧赋予不同的权值,修正了变迁的输出概率高斯求取函数。提出先建元件的各保护子网与线路单侧诊断子网、再建综合诊断子网的分层建模方法。该方法可根据电网拓扑变化对模型进行一定的自适应调整。给出了基于矩阵运算的推理过程。针对一个典型电网做了多组案例测试,实验结果验证了该模糊Petri网的有效性,在信息不完备情况下仍能给出正确的诊断结果。

基于模糊Petri网的引航员作业舒适度评价

为提高引航员的作业舒适度,提出一种基于模糊Petri网(FPN)的模糊推理算法(FRA)下的组合评价方法。首先,针对作业舒适度影响因子的不确定性信息,建立多因素耦合的FPN拓扑结构;然后,采用博弈论组合赋权法确定最优组合权重,提出融合层间相关性判断临界重要性、层次分析法和FRA,建立基于主客观权重的FRA,通过迭代求解库所可信度和状态矩阵;最后,结合上海港船舶引航的场景数据,基于FPN的FRA应用,评价引航员作业舒适度。结果表明:环境与引航设备是影响其作业舒适度的关键因素,冬季和夏季的引航作业舒适度评价等级对应“较不舒适”,其中,5月份为“较舒适”。所提方法充分体现系统舒适度影响因素的耦合特性。

基于毕达哥拉斯模糊概率Petri网的FPSO单点关键部件风险评估

为准确对FPSO单点系泊系统关键部件进行风险评估,通过产生式规则建立概率Petri网络模型,基于德尔菲法的结构熵权法确定专家权重,并引入毕达哥拉斯模糊集理论收集、聚合专家意见得到基本事件的模糊可能性得分和模糊失效概率,利用概率推理算法迭代出最终的失效概率,并进行基本事件重要度分析。实例分析结果表明,引起单点系泊系统发生失效的主要因素有电滑环电刷磨损、电滑环负载电流较高、液滑环结构物晃动冲击、液滑环润滑不充分、电滑环电压过高击穿等。针对主要风险因素提出预防和控制措施,能够保障系统安全正常地运转。

融合PSO-模糊Petri网的室内燃气泄漏风险研究

近年来室内燃气事故多发,而燃气用户风险意识淡薄、户内安全检查难度大。针对现行室内燃气安全管理技术多为静态主观评估的局限性,构建了基于模糊Petri网(Fuzzy Petri Net,FPN)的风险计算规则,提出了结合粒子群优化算法(Particles Swarm Optimization,PSO)和FPN的室内燃气泄漏动态风险评估模型。首先,应用Petri网的直观图像描述和异步并发处理能力建立室内燃气泄漏事故风险演化的拓扑结构模型,借助FPN的模糊推理能力处理风险传播的不确定性;然后,根据燃气运维数据,融合PSO动态更新初始参数,提高风险评估的准确性。结果表明,基于PSO-FPN的室内风险评估方法可弱化燃气公司安检人员分析的主观不确定性,更为准确地量化风险因子演化过程,实现室内燃气泄漏风险的动态分析,有效支持户内燃气泄漏风险管控。

基于模糊Petri网和马尔科夫链理论的水电厂设备故障应急响应模型

为保证水电厂设备安全,避免因故障导致意外事故,基于模糊Petri网和马尔科夫链理论设计水电厂设备故障应急响应模型。确定加权因子命题阈值,结合传感器收集的初始信号,在滤波器的作用下还原信号特征,基于模糊Petri网提取水电厂设备故障特征。设计故障分类器,建立概率转移矩阵,设置概率转移矩阵的条件,面对动态解码,给定模型参数,计算马尔可夫模型下的连续变量密度函数,修正比例因子的状态系数,得到设备故障分类结果。建立设备故障应急响应模型,输出设备故障状态下的应急响应结果。实验结果显示,该模型在四种故障类型中的分类精度分别为98.8%、98.6%、98.7%、98.8%,可见该模型分类精度较好。

基于逆向搜索的模糊Petri网分层算法

模糊Petri网(FPN)是知识库系统(KBS)表示、建模与分析的主要工具之一。针对部分FPN层次结构不清晰、库所/变迁间从属关系不明确的问题,提出一种基于逆向搜索的FPN分层算法(HFPN-RS)以实现非层次化FPN到层次化FPN(HFPN)的自动转换。首先,从终结库所开始对整个FPN进行逆向搜索,将所有输入库所的前集、输出库所的后集分别划分在同一层;其次,通过添加虚库所-虚变迁对的方式明确整个模型的层次结构;同时提出两条相关定理以明确HFPN分层层数的下确界和层次化操作中需要添加的最少虚库所-虚变迁对数,并给出经层次化操作后具有完整分层结构的FPN模型关联矩阵维度计算公式。在实验部分,通过对几类各具特点的FPN模型进行层次化操作,并利用所提定理进行验证。实验结果表明,添加虚库所-虚变迁对后新FPN模型具有清晰的层次结构,为下一步FPN泛化能力等研究内容的深入提供了理论基础。

基于改进的方向性加权模糊Petri网配电网故障诊断

为提高配电网保护动作信息丢失时故障诊断的准确率及容错性,提出了基于改进的方向性加权模糊Petri网配电网故障诊断方法。首先,考虑故障发生时近后备保护对可疑故障元件故障诊断的影响,对可疑故障元件的各个故障蔓延方向进行建模;其次,在专家经验的基础上采用随机数对模型输入权值进行随机赋值;最后,在保护动作信息丢失时,跟踪改变可疑故障元件保护未动作的可信度取值,并分析该故障诊断方法的适应性与容错性。仿真结果表明,所提基于改进的方向性加权模糊Petri网配电网故障诊断模型在信息不完备或者保护及断路器拒动时,均具有较高的故障诊断准确率。

基于模糊Petri网的配电变台工程成本偏差指标诊断与预警机制研究

大数据技术在配电网工程管理中的应用越来越广。当下,多数配电变台工程项目在数据处理方面能力有限,对需要重点管控的建设成本偏差指标的识别能力较弱,导致配电变台工程中长期存在的一些偏差指标难以得到及时地管控。设计基于模糊Petri网理论配电变台工程建设成本偏差指标的诊断模型及预警机制,并通过案例分析诊断出配电变台工程建设成本中须进行重点管控的偏差指标,预警后续可能会出现偏差的建设成本指标。所提出的诊断与预警方法可以为配电变台工程成本管理提供新思路。

基于物联网的加权模糊petri网电网故障诊断研究

为了解决电力SCADA系统监测数据存在漏报误报等情况造成故障诊断结果不可靠的问题,文章提出基于物联网的加权模糊petri网电网故障诊断方法。首先,考虑保护与断路器动作的逻辑顺序,对权值进行合理的设定;其次,对电网拓扑结构进行分析,建立故障元件按方向蔓延的加权模糊petri网模型;最后,将故障诊断结果与传感器网络监测到的温度数据相结合,分析故障诊断结果可信度的可靠性。仿真结果表明,所提出的基于物联网的加权模糊petri网电网故障诊断方法在监测中心获取信息不完备的情况下,仍可以得出正确的诊断结果,具有较高的适应性和容错性。

基于加权模糊Petri网的电网分层故障诊断方法

为了降低模型建立的复杂度,增强模型的灵活性和通用性,研究了用于电网故障诊断的分层加权模糊Petri网模型,对系统中的元件分别建立子网和综合诊断两层模型,并将建立的分层加权模糊Petri模型与Stateflow元素对应转换,利用Simulink构建故障诊断模型,结合故障推理算法,求得元件的故障概率值,准确判断出故障元件。针对一个典型电网模型进行案例测试,结果表明,所建模型和仿真方法简单方便,具有准确性和通用性。

基于模糊Petri网的“网–源–储–车”动态阈值能量管理策略研究

轨道交通作为电力系统的主要用能对象之一,每年消耗大量电能用于电力机车牵引。因此,降低牵引能耗、提升供能系统的弹性与效能对促进碳达峰、碳中和具有重要的现实意义。轨道交通“网–源–储–车”协同供能系统在传统牵引供电架构的基础上引入了储能系统与新能源发电系统,然而,如何实现牵引负荷、储能系统及新能源发电系统的高效能源自洽,减少双向波动性与不确定性对能量管理系统的影响成为了新的难题。为实现以上目标,减轻牵引负荷对牵引网的功率冲击,延长储能系统的使用寿命,本文提出了一种基于模糊Petri网(fuzzy Petri nets,FPN)的“网–源–储–车”动态阈值能量管理策略。该策略在“网–源–储–车”基本功率分配框架的基础上,设定了多工况下牵引供电系统与储能系统、新能源发电系统的动态能量交互规则,可适用于不同架构的“网–源–储–车”协同供能体系;在此基础上,以电力机车功率与储能系统寿命作为模糊Petri网的输入参数,经过模糊化、Petri网推理、反模糊化等操作后实现对放电阈值的自适应动态调整。本文以某牵引变电所实测数据作为测试案例,仿真结果表明:相较于基于固定阈值的能量管理策略,基于模糊Petri网的动态阈值管理策略能够有效提升能量回馈效率与再生制动能量储存效率,同时,增加光伏发电系统的利用电度,降低电力机车经由接触网从电力系统取能的平均功率及储能系统的平均放电深度;对延长储能系统的预计寿命、提升协同供能系统的能量利用效率与运行经济性具有积极意义。

基于加权模糊的时序约束Petri网电网故障诊断方法

电网发生故障后充分利用报警信息对故障元件进行判别,是保障电力系统安全运行的重要环节。针对现有Petri网时序推理与置信度推理相分开、计算过程复杂且未充分利用时间信息等问题,提出了一种基于加权模糊的时序约束Petri网电网故障诊断方法。将时序约束引入到Petri网的库所与变迁中,根据保护与断路器之间的动作顺序关系建立加权模糊的时序约束Petri网模型。定义置信度与时间区间分层推理运算,实现置信度推理与时序推理同步进行,在置信度推理过程中充分考虑到时间信息的影响。通过对多组算例仿真比较得出,所提方法能够有效判别出故障元件,具有较高的准确性和容错性。

模糊Petri网和“后向树”法在陶瓷能耗稳定性中的应用

在生产制造过程中,众多干扰因素会导致企业能耗损失严重,增加成本。提高能耗稳定性是复杂混合制造系统中能效优化的重要模块,在生产过程中快速、准确地找出能源不稳定性影响因素和路径对制造业节能减排具有重大意义。以高能耗中的典型陶瓷行业为例,在分析其生产流程的基础上,研究影响能耗不稳定性的主要影响因素,采用模糊Petri网和“后向树”推理法相结合的方法对能源稳定性进行建模及分析,对能源扰动进行了表示和推理,确定了其扰动的因素和传播路径。并进一步通过陶瓷企业中典型的高能耗烧成车间为例验证了所建模型的可行性和有效性。研究结果为进一步分析和优化能源系统提供参考。

基于模糊Petri网模型的炼厂压缩机故障诊断分析

为准确评价炼厂压缩机的安全状态,建立了包含完整子系统的压缩机评价体系,给出了模糊Petri网模型的计算方法和计算规则,通过层次分析法和Delphi法确定库所和变迁的置信度,并进行实例验证。结果表明,引起压缩机故障的主控因素依次为电机轴承振动过大、水软化装置压差过大和平衡管压力超限,三者引发故障的概率分别为0.27501、0.23832、0.233 33。通过该方法可有效减少现场操作人员排查故障的时间,提高故障诊断效率,可在其他设备诊断中推广使用。

一种模糊Petri网分层的新算法

针对模糊Petri网自学习能力差的缺点,在分析研究已有研究成果的基础上,指出了已有模糊Petri网分层算法的不足之处,并提出了一种具有普遍适用性的FPN分层算法。在该分层算法中,同一个库所的输出变迁被置于同一层次结构之中,在必要时可增加相应的虚库所和虚变迁,避免了同一层中变迁触发冲突问题的发生。该分层算法将神经网络理论引入模糊Petri网的研究中,实验验证了其正确性。