基于线路相关集的大电网继电保护隐藏故障算法

基于线路相关集的大电网继电保护隐藏故障算法

王炳堃,任开

国网新源控股有限公司检修分公司 300100

摘要：在电网运营体系中，继电保护系统是十分关键的一环，是保证整个动力系统平稳运转的关键。继电保护系统设备作为保障供电稳定的关键设备，近些年逐步向智能控制、数字信息化的方向演变，加强了继电保护系统设备的功能。但在继电保护系统的底层工作流程中，继电保护系统故障比较常见，且危险性很大，许多大型企业一直把继电保护系统的维修检测和故障处置视为重点研究项目。基于此，本篇文章对基于线路相关集的大电网继电保护隐藏故障算法进行研究，以供参考。

关键词：基于线路相关集；大电网；继电保护；隐藏故障算法

引言

在社会经济不断发展的背景下，现在人们对于能源的需求越来越，但现在资源出现日益匮乏的趋势，随着各国对资源的争夺不断加剧，我国要采用合适的措施加强对资源的合理运用。我国的电力行业主要以火力发电为主，电力资源在应用的过程中会存在季节用电的特点，有关人员要根据实际的情况提出电力系统智能化的解决措施来有效地应对建立活动中的不平衡问题。在实际运作过程中，经常会出现分布式发电单位增加，电压等级逐渐升高等各类问题，有关人员要结合实际的情况，加强对智能化电网技术的创新和应用，保障电力系统的稳定运行。在智能电网中，传感器技术，计算机技术也得到了进一步的应用。

1继电保护技术

随着我国经济的不断发展，为了更好地满足日益增长的经济需求，电网系统需要开展进一步的建设，对电网系统规模进行不断扩大，提高投资建设水平。目前我国的智能电网系统已经进入高速发展的黄金时期，在这一背景下，有关人员需要进一步地了解电力系统自身的运行结构，把握电力系统多元化，复杂化的特点，针对智能电网系统的相关内容做好结构的调整，采取各种措施来保障电网系统的稳定性。发电系统具有分布式的特点，而供电系统具有交互式的特点，有关人员要结合不同的特点，做好智能电网系统结构的调整，智能电网系统与传统系统来说更加复杂，整体的功能性也更加全面，对于保障电力系统运行稳定和效率来说有着至关重要的作用。继电保护技术的充分应用能够进一步地实现智能电网系统的稳定性，如果智能电网系统相关设备出现故障的话，继电保护技术能够实时地检测出故障的类型，并做好故障区域的隔离工作，防止故障进一步扩散而影响了智能电网系统的正常运行。与此同时，有关人员也可以结合智能电网系统做好自动诊断，自动描述等各项功能，维护人员也可以结合实际的情况发出报警指令，方便维护人员做好检修处理，保障智能电网的可靠运行。

2线路相关集概述

假设电网由N节点，位于节点m和n之间的任意一条线路Li，i∈｛m，…，n}因故障被隔离，那么继电器的潮流Qi将会被转移到Li附近线路Lｊ，ｊ∈｛m，…，i－1}∩｛i＋1，…，n}，Lｊ相关线路的潮流叠加ΔQｊ与Li的断开瞬时潮流Qi呈一定的线性比例关系，而且方向一致，如式（1）：

ΔQｊ＝λQi，0＜λ＜1（1）

当λ＝0，说明Lｊ不受Li影响；当λ＝1，说明Lｊ完全受

Li影响。由此，我们构建Li的相关集C。由此可知，线路相关集依据不同线路与Li之间的潮流分布相关性，构建隔离继电器Li的集合。

3继电保护运行隐性故障信息获取

为实现对继电保护隐性故障的精准识别，需要在设计方法前，进行继电保护运行隐性故障信息获取。在此过程中，为实现对电网全域的监测，需要将全站继电保护节点进行环形闭锁全局设计，此时全站闭锁继电保护节点之间存在如下关系。

I2（I（t））＝I1（I（t））＋ε（t）（2）

式中：I2（I（t））为变电站内继电保护设备全局运行电气量；I1（I（t））为变电站内继电保护设备闭锁元件全局运行电气量；ε（t）为继电保护隐性故障预警门限值。如果在监控继电保护运行过程中，节点存在隐性故障，下述计算式（2）所述的条件成立。

I2（I（t））－I1（I（t））＞ε（t）（3）

按照上述计算公式，进行继电保护运行隐性故障信息的辨识，对于符合上述条件的数据，可直接在数据传输接口进行数据的导出，对于不符合上述条件的数据可在获取数据时选择跳过，通过此种方式，实现对继电保护运行隐性故障信息的主动获取。

4继电保护可靠性的影响因素

4.1环境温度

温度的异常变化将使密封元件内部的绝缘涂层熔化脱落，会导致密封元件材料失效和密封剂老化开裂，甚至会腐蚀破坏密封绝缘壳，使填充绝缘材料大量泄漏，降低密封元件内部的安全电气性能。由不同结构材料制成的继电保护产品对环境温度及其变化的敏感性和反应不同，可对继电保护可靠性产生不同的影响。

4.2环境湿度

潮湿的使用环境往往会导致材料的机械功能和机械化学性能发生显著变化，如机械体积急剧膨胀，机械强度大幅降低，机械变形等。由于涂层吸湿，密封涂层制品内部的密封防潮性能会降低或部分破坏，涂层继电保护产品表面上的防潮层易被剥离。

4.3人为因素

在继电保护工作中，应该落实继电保护管理人员和值班操作人员的安全责任。安装作业人员未按设计规程和要求进行接线动作，使接线极性被接错，维修工作中存在人员错误操作等问题在电网工程中很常见。在分析继电保护的可靠性时，常忽略设计和安装人员以及电气设备制造人员的工作可靠性，使继电保护工作中存在危险因素。据统计，在2.20×106kV系统的事故中，人为因素导致的事故约占故障总数的38%。

5基于线路相关集的改进隐藏故障算法

5.1构建线路相关集合

有效路径图U＝（V，C），存在n个节点，V＝｛V1，…，Vn}；m条线路，C＝｛c1，…，cm}。Ｕ的两个顶点为m、n，对应的节点为V1和Vn。为Ｕ中每个线路ci对应一个加权Ｗ（ci）＝ｗiｊ，而Ｒ为所有边的加权之和，

W（R）＝。最后求得由v1和vn之间的最短路径。

5.2继电保护的隐藏故障算法

m、n端点间任意线路的出现故障被隔离，其有功潮流转移都可以通过前期形成的ｓtｒ数据表查找。如果Li线路断开，其线路相关集中任意线路Lｊ的有功潮流转移，如式（4）：

ΔPi＝P0ｊ＋λiｊP0i（4）其中，P0ｊ为Li断开前的有功潮流，P0ｊ为线路Li断开前Lｊ的有功潮流，λij为线路Li与Lｊ的相关因子。由于m、n节点间的任意线路存在自身的最大有功潮流容许Pmax，如果该线路潮流转移超过容许范围，且已经符合触动继电保护的条件，说明该线路的继电保护存在隐藏故障。

5.3算法准确率

将基于线路相关集的继电保护隐藏故障诊断方法,与传统的决策树方法比较,发现前者在1500次迭代测试下,准确率能达到98.4%,而后者仅能达到91.2%,前者显著优于后者。同时,基于线路相关集的继电保护隐藏故障诊断方法失误率比较平稳，整体失误率为6.5%之间。传统的决策树方法失误率持续上升,在1000次迭代处，失误上升速度较快,后期失误率保持平稳，整体失误率为13.4%。

结束语

总而言之，研究了继电保护隐性故障的线路相关集方法，制订了适用于隐性故障的决策树。并通过实际案例验证了软件的实用性与准确性。

参考文献

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