数据挖掘的主网继电保护故障识别研究

数据挖掘的主网继电保护故障识别研究

党明辉

国网山西省电力公司晋城供电公司 山西晋城 048000

摘要：随着经济的不断发展，人们生活水平不断提高，家里的电器种类越来越多，使用更加频繁，人们对电网稳定性提出了更高的要求[在实际生活中，电网出现故障是不可避免的。主网继电保护故障识别是进行故障诊断的前提，其可以给故障处理员提供有价值的决策信息，因此提高主网继电保护故障识别效果具有一定的实际和理论意义。

关键词：主网继电保护；故障识别；特征提取；数据挖掘技术；随机变化

引言

随着经济社会的发展，人民生活水平不断提高，对电能的需求量越来越大，同时对电力安全稳定供应的依赖越来越强。配电网是电力系统重要组成部分，担负着向用户供电“最后一公里”的重任。同时，配电线路具有供电距离长、覆盖面广、设备数量多及路径复杂等特点，且直接连接用户设备，容易受到气候、人为等因素影响而引发配电线路跳闸，导致配电网不能向用户正常供电。

1数据挖掘的主网继电保护故障识别原理

首先采集主网继电保护故障数据，并提取主网继电保护故障识别特征；然后建立主网继电保护故障识别的训练样本集合，引入数据挖掘技术并描述主网继电保护故障类型和特征之间的变化特点，建立主网继电保护故障识别模型，采用粒子群算法对主网继电保护故障识别模型参数进行优化；最后建立主网继电保护故障识别的测试样本集合，对主网继电保护故障识别模型性能进行测试。

2测试平台及对比主网继电保护故障识别方法

分析测试数据挖掘的主网继电保护故障识别方法的优越性，选择当前经典主网继电保护故障识别方法进行对照测试，分别为BP经网络和决策树的主网继电保护故障识别方法，为了使实验结果具有更好的说服力，所有方采用相同的测试平台，主网继电保护故障识别仿真测试平台设置。

3故障编码集的形成

电网故障后，大量遥信变位数据上传到调度中心，单个遥信数据信息量少、信息不全面，甚至还会出现差错。所以，以单个遥信数据为诊断单位难以对电网故障做出全面、正确的诊断。如果对相关遥信数据进行归类，并映射到故障诊断空间，在故障诊断空间内分析、观察电网故障，则能够全面、快速、准确的诊断出故障。不同故障类型的遥信数据通过映射后在故障诊断空间内的分布各不相同，故障空间内的不同点代表了不同的故障类型。通过对故障空间各个点的分类识别，可实现对电网故障的归类。

4故障影响因素

4.1电力继电保护中的电源故障

电源装置是确保电力系统运行的关键设备，一旦电源出现问题就会导致电力系统的运行受到影响，情况严重的还会引起停机风险。引起电源故障的因素比较多，常见的电源故障问题是电源断路故障。当某一时间段，系统中的电流出现瞬时增大，就会导致电流数值超过装置的额定电流，电流过大就会烧毁电源线路，从而导致电源故障的发生。如果电路系统中出现线路错接，就容易导致电压过大，这样也会导致电力系统的稳定性受到影响。另外，电源自身质量存在问题，在长期工作中，故障发生的频率就会明显提升，导致电源故障的发生。

4.2开关故障

开关故障是继电保护故障中又一常见的故障问题，其产生原因与设备运行负荷量增大有很大关系，电力系统设计中的选择性问题以及运行中的高负荷情况发生都会造成开关设备遭受过大负荷影响，进而出现开关不稳定、不准确、无法正常工作的故障反应，使继电保护装置难以发挥出其对电力系统的保护作用，所以在设备选择设计时，要先对电力系统具体工作负荷量有一定的明确，以选择能够满足需要的继电保护装置。

4.3运行故障

电力系统继电保护装置出现运行故障的原因相对较多，从其超负荷运行、温度过高、长期运转等都可能导致装置出现运行故障，尤其是长期运转后，造成的局部设备高温问题，无法及时进行散热处理，使设备突然出现失灵、失效情况，进而造成一系列的设备运行故障发生。运行故障多表现在主变差动上的保护开关失灵拒合，电压互感出现二次电压回路情况，造成运行过程中电压互感器中出现零件性能下降问题，这两处是继电保护中最关键也是最脆弱的部分，只要其出现故障，这时的继电保护装置保护功能已然缺失，一旦电力系统发生故障，将会造成严重危害。

5加快故障恢复供电措施

5.1完善用户保护配置

根据故障发生位置统计，用户故障占配电网故障比例达17.65%，且重合闸成功率仅为25%，即用户故障往往是永久性故障，不能自行恢复。如果用户故障不能快速有效隔离，可能造成事故停电范围扩大至所属分支线甚至是整条线路，影响其他用户的正常供电。为实现用户故障不出门的目标，根据继电保护和安全自动装置技术规范完善用户保护配置［18-19］：①容量在10MVA及以下的变压器，采用电流速断和过电流保护；②容量在10MVA以上的变压器，采用纵差保护和过电流保护。

5.2接地保护

接地保护是继电保护装置中关键内容之一，具体需要注意如下几点：其一，应当将预接地的装置机箱等设备连接在屏内铜排，如今这一点很多厂家本身就已经将工作到位完成，所以技术人员认真检查，未出现错误问题即可，主要看其铜排接地可靠性如何；其二，检查电流电压回路的接地情况，接地与否以及接地可靠性等，必须要严格保证接地操作满足相关规范要求，避免对继电保护运行中稳定及安全性造成威胁。

5.3二次装置运行状态检测

对装置运行状态结合比较法、特征字法、校验法等进行二次检测，实现对继电保护装置中各部分组件的自我检测与故障诊断，以电源、ＣＰＵ、存储器等多类插件的往复检查以及数据内容的处理分析，实现对故障问题发生原由的诊断。如果部分继电保护装置本身在检测上相对困难，需加强离线检修管理工作，并对设备的具体运行状态定期加以了解，以在故障发生。

5.4重负荷方式下保护校核

为了更好地满足各类负荷地的需求，需要关注配电线路的负荷变动情况，定期对配电线路运行数据和负荷增长数据进行统计分析，了解电网“卡脖子”问题，防止发生因设备技术配置改造跟不上负荷地发展变化而造成限制负荷用电或者发生过负荷跳闸事件，影响配电网安全运行可靠性。为此，建议建立过负荷定值动态校核机制。例如，开展配电线路负载率指标统计，梳理重载线路表，以及制定相应的重载线路设备改造计划（通过将长线路进行分段处理或者转移负荷至其他线路、更换大变比电流互感器、更换粗导线、增加配电线路投入数量等），再根据改造计划制定定值校核计划，使出线保护定值能根据设备地改造一起调整，降低线路的负载率，减少配电线路过负荷跳闸次数。

结束语

针对当前主网继电保护故障识别方法存在的局限性，以获得理想的主网继电保护故障识别结果，提出了数据挖掘的主网继电保护故障识别方法，采用数据挖掘中的支持向量机跟踪主网继电保护故障变化趋势，并引入粒子群算法解决主网继电保护故障识别模型参数确定问题。与其他的主网继电保护故障识别对比结果表明，本文方法的主网继电保护故障识别率得到了明显的改善，可以更加准确识别各种主网继电保护故障，而且主网继电保护故障速度也可以满足实际应用的要求，具有很广的应用前景

参考文献

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