電力系統繼電保護二次回路故障研究

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摘要:為提高電力系統繼電保護二次回路故障狀態實時監測能力，提出一種電力系統繼電保護二次回路故障狀態實時監測方法。該方法通過構建多層分布模型進行故障信息采集，結合勵磁磁鏈基波分量檢測進行故障特征信息的融合處理，并利用電流極限圓和電壓極限特征檢測方法進行故障特征提取，并通過實時頻譜檢測對故障狀態參數進行定位識別，構建電力系統繼電保護二次回路故障的實時定位監測模型，最終實現雙端口穩壓控制的電力系統繼電保護二次回路故障狀態實時監測。仿真結果表明，采用該方法進行電力系統繼電保護二次回路故障狀態實時監測的監測效率較高，提高了故障狀態監測和實時診斷能力。

關鍵詞:電力系統;繼電保護;二次回路;故障監測

隨著電力系統安全性控制技術的發展，通過繼電保護實現對電力系統的優化控制，提高電力系統的穩定性。對此，在進行電力系統繼電保護二次回路設計時，為防止受到電流串擾和電壓振蕩因素的影響，導致電力系統繼電保護二次回路故障輸出的穩定性不好，故障發生率較高的問題，需要構建優化的電力系統繼電保護二次回路故障狀態實時監測模型，結合對電力系統繼電保護二次回路故障特征檢測和信息融合處理，提取電力系統繼電保護二次回路故障特征量，通過特征分類識別的方法，進行電力系統繼電保護二次回路故障檢測識別，提高故障診斷分析能力，研究相關的電力系統繼電保護二次回路故障監測方法受到了人們的極大關注［1］。傳統方法中，對電力系統繼電保護二次回路故障監測方法主要有基于多參信息量的繼電保護二次回路故障監測方法［2］，研究過程與站控層的信息異常特征，通過采樣異常值，利用多參信息量監測故障信息;基于特征識別的繼電保護二次回路故障檢測方法［3］，通過提取報文中的特征碼，使用決策樹預測故障情況，從而對故障信息進行分析和監測;以及基于負載變化參數分析的電力系統繼電保護二次回路監測方法和基于量化尋優控制的電力系統繼電保護二次回路實時監測方法等［4－5］。但是上述傳統方法進行電力系統繼電保護二次回路故障狀態監測方法未對特征參數進行有效分析，導致監測結果可靠性不高，實時性不好。針對上述問題，提出基于實時頻譜特征檢測的電力系統繼電保護二次回路故障狀態實時監測方法，并進行了仿真測試分析。

1故障數據采集和特征參數提取

1.1故障數據采集

為了實現電力系統繼電保護二次回路故障狀態實時監測，采用雙端口穩壓控制方法進行電力系統繼電保護二次回路故障實時信息監測，首先構建電力系統繼電保護二次回路故障信息采集的多層分布模型，如圖1所示。在圖1所示的多層分布模型中，物理層用于構建電力系統繼電保護二次回路故障比特數據傳輸模型，并且通過數據鏈路層傳輸協議進行介質訪問［6］，數據鏈路層實現對電力系統繼電保護二次回路故障信息的端到端連接，應用層建立故障應用程序交叉編譯融合模型，為應用程序間提供通信，表示層實現電力系統繼電保護二次回路故障信息的融合處理，包括數據格式、加密等，網絡層則采用多路尋址和路由選擇算法用于尋址和路徑選擇，傳輸層通過建立主機端到端連接與數據鏈路層相連。

1.2故障特征參數提取

根據故障信息采集結果，采用雙層調度和頻譜周期檢測的方法，得到電力系統繼電保護二次回路的故障特征分布展寬為:綜上所述，對電力系統繼電保護二次回路故障特征參數進行提取，從而有效進行參數分析，進而實現故障特征檢測優化。

2電力系統繼電保護二次回路故障監測優化

2.1故障信息特征參數分布式融合分析

通過電流極限圓和電壓極限特征檢測方法進行繼電保護二次回路故障的參數分布式融合聚類分析［11］，通過充放電過程的約束進化方法，得到電力系統繼電保護二次回路故障組件分布式檢測結果為:根據上述分析，采用中點電位平衡控制的方法，實現了故障信息特征參數分布式融合分析，從而進行故障特征檢測［13］。

2.2故障監測優化模型

采用實時頻譜檢測方法實現對電力系統繼電保護二次回路故障狀態參數定位［14］和專家系統識別，實時頻譜項e=y－Dα服從高斯分布，考慮到電壓源逆變器二極管對K+εI的作用，采用齊次分解，得到K+εI=LLT，電力系統繼電保護二次回路故障特征量估計的最大似然解為。

3仿真測試分析

為了驗證本方法在實現電力系統繼電保護二次回路故障狀態實時監測中的應用性能，進行仿真實驗與結果分析，設定電力系統繼電保護二次回路的三相電壓幅值為260kV，系統原負荷值為53kW，正負交變電流的迭代周期為25，電機空載電壓為26Ω，故障樣本數據采集的大小為1200個。根據上述參數設定，得到電力系統繼電保護二次回路參數檢測結果如圖3所示。根據圖3對電力系統繼電保護二次回路參數檢測結果，分析故障狀態下的最大失配量，得到結果如圖4所示。分析圖4得知，通過對失配量結果進行分析，從而構建故障特征參數提取模型，實現對電力系統繼電保護二次回路故障狀態的有效監測。將本方法作為實驗方法，將文獻［2］方法和文獻［3］方法作為對比方法，對其故障狀態監測效率進行驗證，得到故障狀態監測效率對比結果如圖5所示。分析圖5得知，本方法能有效實現電力系統繼電保護二次回路故障狀態實時監測，監測效率較高，提高了故障診斷效率。

4結語

構建優化的電力系統繼電保護二次回路故障狀態實時監測模型，結合對電力系統繼電保護二次回路故障特征檢測和信息融合處理，在物理層中構建電力系統繼電保護二次回路故障比特數據傳輸模型，采用多參量融合的故障診斷方法，得到電力系統繼電保護二次回路的故障信息數據的回波檢測統計特征量，采用中點電位平衡控制的方法，構建故障信息特征分布式融合模型，進行故障特征檢測。研究得知，本方法進行電力系統繼電保護二次回路故障狀態監測的實時性較好，故障診斷的準確性和效率較高。

作者：周迎偉 高明亮 楊慢慢 王學山 單位：國網承德供電公司