变电站是电力系统的重要组成部分,是连接发电厂与用户之间的枢纽点,起到变换和分配电能的作用。因此变电站运行的可靠性和安全性直接影响到整个电网的安全运行。近年来,变电站随着电力系统的发展朝着大容量、超容量、远距离方向发展,其结构越来越复杂。然而由于自然、人为、设备等多种因素的影响,故障的出现又是不可必免的。这就要求当变电站发生故障时,操作人员能够迅速准确地定位故障区域、识别真正的故障元件,以便将其隔离并给予后续的故障恢复工作提供可靠的依据,从而恢复非故障区域的正常运行,增强供电的可靠性和连续性。另一方面,变电站综合自动化水平在不断提高,越来越多的继电保护与自动装置应用到变电站变配电系统中。当变电站发生故障时,各级继电保护与自动装置会产生大量的报警信息,诸如故障录波器动作、保护装置报警、保护动作、断路器跳闸等等。这些信号在变电站发生故障的瞬间将会不加选择地涌入控制中心,特别是同时出现多重故障并伴随有保护和断路器的拒动、误动作时,故障诊断问题就会变得异常复杂。在这种情况下,要求调度运行人员在很短的时间内迅速准确地判断故障实际上是相当困难的,容易出现误判断、误处理,使事故进一步扩大、故障恢复时间进一步加长,从而会导致更为严重的停电事故。因此研究变电站智能化故障诊断具有重要的理论和实践意义。国内外提出了许多电力系统故障诊断的技术和方法,主要有专家系统、人工神经网络、优化技术、Petri网络、粗糙集理论、模糊集理论等。但是这些方法在变电站故障诊断中都有其局限性,迫切需要新的系统设计理论和方法,用于建立故障诊断模型,进行系统特性分析和性能评价,从而更合理地设计、优化和构建变电站故障诊断模型。因此,本文应用扩展Petri网的行为理论,对变电站故障诊断系统进行了建模与行为分析研究,并开发了变电站故障监控系统软件。本文的主要工作有以下几个方面:(1)回顾了国内外故障诊断理论的主要成果,并分析其优缺点。(2)分析变电站中设备元件的常见故障及其故障原因,并介绍一种有效的故障诊断模式。(3)Petri网是一种有效的建模工具,广泛应用在计算机科学、工业控制等领域,在电力系统方面的应用也正在兴起。本文在阐述其概念时,力争从电力系统应用角度出发,详细介绍各种Petri网的概念及性质,并提出HCETPN模型。(4)Petri网和贝叶斯网络作为建模分析工具,在各个领域已经有了很多研究与应用,但各自都有局限性。本文将Petri网和贝叶斯理论结合提出Bayers-Petri网(BPN),互补缺点,突出优势,然后提出了一种基于BPN的故障诊断算法,然后将其应用于变电站的故障诊断研究中。(5)变电站故障元件诊断的工作和行为呈现出混杂特性,建立合适的数学模型是故障诊断的关键。本文对变电站中的重要元件建立了诊断模型,并用仿真技术研究其可靠性及可行性。(6)变电站监控软件获取故障信息,给操作人员提供故障诊断的依据,是变电站综合自动化系统的核心,也是故障诊断的前提。本文利用VC设计开发变电站监控软件。