基于大数据的继电保护智能诊断系统

基于大数据的继电保护智能诊断系统

苑景林

（济南润佳电力科技有限公司山东省济南市250013）

摘要：科学合理的利用电力系统运行数据，对继电保护系统运行状态进行在线监测、分析，并给出合理的评价结果，这是降低继电保护装置运行风险的重要手段之一。本文基于大数据的继电保护智能诊断系统展开论述。

关键词：大数据；继电保护；智能诊断系统

引言

电力系统的安全运行依赖于继电保护装置的运行状态，二者是相辅相成的，对继电保护状态进行快速、简洁的评价不仅满足电力系统安全的需求，还能为输变电环节电力合理使用提供参考依据。目前，随着电力系统中数据量日益剧增，怎样创建一套完善的数据系统，并对其进行信息筛选具有重要的现实意义，这也是电力系统安全运行的有力保障。

1继电保护系统运行状态评价的大数据分析法的特点

继电保护系统是电力网络安全极为重要的一道防线，继电保护系统一旦存在问题，将可能引起整个电力网络系统故障的发生。在继电保护装置中，不论是硬件还是软件，都有可能蕴藏着潜在的问题，而且这样的潜在危险在电力网络系统正常运行工作时，不容易被技术人员发现，所以对电力网络系统整体的安全性造成隐患。这就要求相关提高技术人员、单位对隐蔽的问题的诊断水平。在过去，继电保护装置在进行状态评价工作时，往往将其置于一个隐蔽的系统内，其传输命令较为单一，只有输入与输出两项操作。换言之，一旦电力系统发生故障或者故障结束后，对已经发生故障的元件进行事后数据记录分析，从而反映该故障元件是否是真的发生了故障，这一过程并不能真正意义上正确、合理的对故障元件做出正确的判断。借助信息化大数据平台，创建电力系统继电保护状态信息化基站，设置一个主机，若干个子机，主机发出指令，各个子机收到指令后进行数据采集、分析以及总结，最后向主机输送数据包。这一大数据分析法的数据分为两类：（1）周期性数据；（2）事件驱动数据。采用大数据分析法对继电保护运行状态进行评价具有较高的精确性、合理性、科学性以及灵敏性等优势，这是传统评价方法所不能比的。

2新技术为继电保护发展提供机遇

近年来，集成芯片、信息通信、计算机、传感器等领域的技术迅速发展，为继电保护新技术的发展创造了有利条件。芯片技术的发展使集成电路性能大幅提升，芯片的处理能力比10年前提升了10倍以上，功耗降低了80%以上，为保护装置硬件集成化、小型化，提升继电保护装置的速动性与可靠性奠定了基础。现代通信技术的进步使得通信速率、数据带宽成倍增长，可靠性不断提高;电子式互感器等先进传感器技术可以更加准确的获取保护所需的测量信息。上述优势使得继电保护可以处理和利用更多的信息资源，从而能从根本上改善传统基于就地或者有限间隔内信息的后备保护、断路器失灵(包括TA死区)等保护的动作性能。云计算、大数据、人工智能等先进的信息处理和分析技术可以在设备状态评价、整定计算、在线监视与智能诊断等方面全面提升继电保护专业的技术支撑能力，为继电保护的专业管理奠定夯实基础。物联网、移动物联网、虚拟现实技术有力地促进了智能变电站和直流换流站运维检修的技术创新和模式变革，有助于构建智能化的运检体系。

3继电保护状态监测与故障诊断系统的功能

继电保护系统的隐蔽问题很有可能会导致电力网络大范围停电事故，而现在的智能化变电站即使可以做到对一部分继电保护装置部件的实时监测和诊断，但仍缺少一定的自我修复功能。这样就要求继电保护体系具有更强的灵活性和安全可靠性，继电保护系统就需要整合资源、重新构建，以此来达到继电保护系统的更高标准。智能变电站的继电保护容易发生故障，主要是由于系统的二次回路属于不可见回路，提高了故障分析的难度。唯有对继电保护进行实时监测，分析故障原因，才能确保输电线路的稳定运行，为社会创造更大的经济收益。智能变电站继电保护状态监测与故障诊断系统的功能主要有：对全站范围内的SCD文件进行管理，对继电保护状态进行控制，系统同时安装虚端子、虚回路监控系统、智能防护系统等。其能够对系统的数据信息进行收集，通过对数据的分析，找出故障原因，从而实现智能变电站的继电保护。继电保护状态监测与故障诊断系统，其信息采集范围较广，主要包括合并单元、线路保护设施、智能终端、安全装置等。继电保护状态监测与故障诊断系统，能够通过SCD文件反映智能变电站的运行情况。若是发生系统故障，会及时进行报警，通知工作人员进行检修，从而维护了智能变电站二次系统的安全稳定运行。继电保护状态监测与故障诊断系统对于系统运行数据的收集，为日后智能变电站的维修提供基础数据，有助于故障的分析与决策。继电保护状态监测与故障诊断系统，维护了输配电线路的稳定运行，确保了电能的输送安全，为用户提供了持续不断的电能。

4智能诊断系统的架构

基于大数据的继电保护智能诊断系统架构通常有三个安全分区。大数据采集数据平台位于安全II区，直接采集变电站数据，负责与智能变电站端的运维网关机通信，采集智能变电站的保护模型、继电保护运行信息、故障录波信息；同时通过防火墙与位于安全I区的EMS系统交互，获取电网物理设备模型和潮流断面等运行数据，为继电保护在线监视与智能诊断提供数据支撑。大数据分析平台位于安全III区，是支持保护专业业务的模型中心、数据中心、交换中心。在大数据采集平台将采集的保护模型、继电保护运行信息、电网模型、电网运行信息等数据镜像到大数据分析平台的同时，大数据分析平台也通过数据集成接口，从OMS、PMIS等应用系统获取设备台账信息、缺陷记录、维修记录、设备巡视记录等内容，为继电保护的运行管理提供数据支持。大数据分析平台定期检查、读取各业务系统的模型、运行数据、计划数据、计算结果等，对增量部分及时跟踪记录到自身系统中。大数据分析平台还可基于大数据技术实现在海量的保护异常信息、保护动作信息及故障录波数据中发现表征相关一、二次设备异常情况，建立运行指标、源数据及之间的关系分层分类进行可视化展示，并指导保护运行分析业务的可持续改进及创新应用。

5基于大数据的继电保护智能诊断系统存在的问题及改进的方法

尽管基于大数据的继电保护智能诊断系统相对于传统技术有明显的优势，但是任何技术都不是完美的，在某一方面存在不足之处。其一，有些智能诊断方法是处于理论研究阶段，对电力系统实际应用还存在很多不够全面和深入的地方。其二，由于现代化电力系统的复杂性、多样性、特殊性等特点，使得故障诊断分析的数据量巨大，存在数据传输过程中的信息缺失和噪声干扰等问题。其三，基于网络信息化的特点，基于大数据的继电保护智能诊断系统同样存在网络数据安全性的问题。针对存在的问题提出改进的方法，加强理论研究在现实场景中的实际应用，并搜集在实际应用中存在问题的信息；加强通信技术在数据传输方面的应用，减少数据传输过程中的信息缺失和噪声干扰问题，提高信息的准确性；加强信息网络安全技术在智能诊断系统的应用，建立安全保护屏障，有效防止网络攻击、网络病毒对智能诊断系统的破坏。

结束语

电力系统作为经济发展和人类生活依赖的能量供给系统，具有大数据的典型特征，因此在电力系统数据爆炸式增长的新形势下，传统的数据处理技术遇到瓶颈，不能满足电力行业从海量数据中快速获取知识与信息进行分析的需求，电力大数据技术的应用是电力行业信息化、智能化发展的必然要求。

参考文献

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