基于智能电网继电保护定值在线比对和固化系统的研究
时间：2023-06-18 12:50:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
国网安徽省电力有限公司滁州供电公司 王成化 马 艳 吴 航
随着网络通信、信息处理技术的不断发展，传统的变电站逐步被智能化电网所替代，其能够对电力系统及电力系统中的每一个用户进行实时监测。智能电网利用光纤网将各类电力装置相互联结，并将各装置的感应器收集到的资料传送至各信息处理终端，从而实现对电力系统的总体优化，提高电力系统的可靠性和效率。但是，随着智能电网高度一体化，各个地区的电力系统之间的耦合、依赖关系日益增强，在电力系统中，必须采用继电保护装置对电力系统进行实时监测，以确保电网的安全、稳定。
在继电器中设置的各种保护定值是保证继电器正常工作的基础，也是判断保护能否准确、可靠地反映各种故障的关键指标。而定值的适用性和正确性，直接影响到电网的正常工作和保护工作。但也不是一成不变的，其会随着系统的变化、运行方式的变化而变化，从而使其符合目前的运行模式。在设备的操作和新的设备投入使用之前，都要对继电器的定值进行重新比较和固化。
当前，定值比对多采用纸质、电话、传真、电子邮件等人工进行。由于继电器的数量越来越多以及种类繁多，逻辑和格式也多种多样，所以不能在较短时间内对全部设备进行定值比较。同时，传统的定值比对方法不仅耗费人力、物力，而且容易受到人为因素的干扰而不能全部发现。同时，由于继电保护装置自身存在一定的定值漂移现象，对故障进行及时、有效地发现，不但可以消除电网的安全隐患，而且可以避免保护不能移动的现象。近年来，智能电网技术的优化，使多个平台之间实现了信息融合与数据整合，能够很容易地获得电网的定值工作模式，从而为电力系统的定值整定提供技术支撑。
在此基础上，提出并实现了多源数据的在线定值比对，并建立了以专家系统为基础的定值固化体系。该系统充分考虑了设备间的兼容性，使用统一的定值模板，方便地获取设备的定值数据，并利用模糊匹配方法实现设备首次匹配、包含匹配、关键词匹配、尾匹配等方法，并将设备在实际操作时的定值与标准值进行对比，如果不一致，则发出故障警报。并在此基础上，利用专家系统的定值固化，利用专家的经验和正反两方面的知识，来决定设备的固化方式。
随着智能电网的不断发展，高科技和信息技术的不断引进，使得原有的电力网络系统越来越智能化，一旦发生故障，电力供应就会得到快速的恢复，从而将电力供应的问题降到最低。在智能电网中，用电是主要功能，而其他功能的正常运转为用电提供重要保证（见表1）。
表1 智能电网功能使用（单位：%）
1.1 供电容量和运行的可靠性
在智能平台的支持下，用户可以进行灵活的访问和退出，提高了电力市场的信息共享，有效地解决了电力市场中存在的信息不透明问题。同时，继电保护技术的不断发展，使智能电网的整体性能得到了提高，并创造了一个稳定、安全的操作环境。
1.2 改善了继电器的性能
在传统的电力系统中，电力系统中的电流流向是不会改变的，这就说明了电力系统中的电力系统必须具有继电保护的特点，因此在这种情况下，电力系统的容量判断是防止故障运行的基础。目前，智能电网以交互和分布式发电为主，如果对智能电网进行改造，将会大大减少保护的难度。随着现代信息技术的不断发展，高精度传感器的使用越来越普遍，在这种情况下，电力系统无论是发电还是供电，都能实时监测到电网的运行情况，从而对电网进行数据采集和分析，及时发现问题，及时进行改善。因此，对智能电网的改造，其实质是对数字化和网络化的更新，使继电器的总体性能大大提高，对原有的辅助功能进行了简化，从而提高了电力传输的可靠性。
1.3 减少电力网运营费用
随着智能电网的不断发展，电力系统的输配量可以得到优化，从而进一步降低了系统的运营费用。同时，大大提高了电力系统的传输效率，有效地解决了传统输电模式下的电力损失问题。同时，通过智能电网，可以调节本地负载，提高电网的平衡性。
随着智能化电网的大规模建设，电力系统将会从传统的输电模式中摆脱出来。当然，在智能电网建设中，对继电保护的使用应给予足够的重视，采取适当的措施，可提高电网运行的稳定性。
2.1 适当调整保护定值
由于智能电网具有高度的灵活性和不确定性，在其运行中，存在着各种可能出现的情况，因此，对其进行定值保护是非常重要的。当电网的运行模式发生变化时，相应的保护定值也要相应地调整，以使保护的作用得到最大程度的发挥。由于电网中的传感器数量众多，其高灵敏度的特点使其容易受到外部环境的干扰，从而影响到保护的定值。同时，在电力网运行时，必须密切注意周围环境的变化，并分析其对保护定数值的影响，并根据实际情况，合理地调整保护定值，保证电网的正常工作。
2.2 改善继电保护装置的安全性
由于智能化电网的信息广域化，使得安全自动化设备的性能有了很大的提高，能够最大限度地减少故障的发生，并为电网的运行创造一个更加安全的条件。
2.3 继电保护装置结构的变化
随着电力系统的数字化和网络化的发展，电力系统中继电保护系统的信息采集和传输机制也相应地发生了变化，从而使保护系统的工作效率得到了提高。另外，由于网络共用信号的变化，相应的保护装置的配置也会相应地发生变化，因此在信息分享时，应注意分析保护装置的配置状况，并对其进行适当的修改，以提高信息传输的稳定性。
当电网设备发生异常时，需要对其输出进行分析，从而进行故障分析。在这种情况下，定值固化技术是非常可行的，能够为各种设备的整定提供工具，并对其进行适当的调整。该方法是一种比较实用的方法，其特点是建立知识库和推理两个部分。尤其是知识库的建设，指的是要创造出能够满足智能电网继电保护要求的各种知识，包括知识标识、知识分类、知识维护等。而对于知识推理，则是通过分析处理的结果，得出相应的定值固化方法，这个过程主要是推理的方向和冲突消除策略的确定。
3.1 建立知识库
本文将面向对象的概念引入到专家系统中，使得专家系统包含类、子类和客体三大部分。具体地说，定值可以将所有的规则和方法都固定在一起，这样才能将知识进行归类，每一种固定的数值固定方式，都需要相应的知识，通过文档或者知识库的方式进行存储，才能起到相应的作用。
定值的固化包括两个部分，分别是专业知识与通用知识。对于前者，仅能将其用于特定的电力系统，因而有很大的限制；
而后者由于其通用性较强，其应用领域也有所拓展。在此基础上，根据电力系统中的继电保护指南，结合电力系统的专业知识，建立了相应的知识库（如图1所示）。通过对电网知识的分类，可以得到一次设备知识、互感器知识、二次设备知识。
图1 知识分类结构图
图2 知识库设计框架
在图2中显示了知识库的设计结构。在这个时候，知识和推理是分开的，如果有新的知识，只需要对知识库进行更新就可以了，这样省去了修改程序的麻烦。继电器的知识必须储存在资料库中，表2列出了有关其实用储存格式。该方法具有较好的稳定性，当发生故障时，可以对相关的专家进行维护。尤其是当系统投入使用后，其后续的维修工作就变得非常重要。基于知识的维护体系，增加了一种新的检测方法，当专家的知识库发生变化时，系统会自动对这些知识进行分析，看看这些知识的格式是否符合规定。
表2 继电保护知识在数据库中的存储格式
3.2 知识推理
专家系统实施的决策策略将直接关系到专家系统的知识推理处理的质量。在这样的大环境下，对推理的机理进行深入的研究是十分必要的。
从推理的角度来看，可以分为正向、反向和混合双向推理。与此相比，前两种方法都能高效地得出结论，但通常都有次序问题。因此，笔者选择了一个混合的双向推理方法，详细过程如图3所示。
从图3中可以看出，该方法遵循了先反后正的基本原理，首先采用反向推理方法，获得相关的结论，然后再对正向推理进行初始化运算，再由正向推理得出最后的结论。
图3 知识推理流程
根据启发式搜索策略，进行决策检索，首先要获取已过滤的数据，然后再与判断机制进行匹配，从而获取相应的知识和信息。在此基础上，根据深度优先搜索的方法，进行与相应的策略的匹配，最后得到相应的结果。
在此基础上，提出了一种能有效地解决各类冲突问题的冲突消除策略。本文中，笔者充分考虑了设备类型、保护设备型号等因素，并以此为约束条件，以消除冲突。在确定了一定的限制条件之后，系统才能进行下一步的操作。
总而言之，鉴于传统的定值比对方法存在效率低以及其他风险等问题，本文提出了一种能够为电网安全运行创造有利条件的定值固化体系。本系统适用于各类仪器的使用，并使用统一的定值模板，结合模糊匹配技术，实现了首次匹配、关键词匹配等功能，并对设备的参数进行了比较和分析。在专家系统定值固化法的作用下，采用混合正反两种推理方法，实现了设备的固化。通过对电力系统的仿真，实践表明，本设计方案能够为电网的安全运行提供可靠的保证。
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