基于繼電保護狀態分析的電網故障診斷探討

李軍

【摘要】伴隨著國家經濟及科學技術的不斷發展和進步，電力系統在國民經濟生活中發揮了越來越重要的作用。繼電保護裝置實現對電力系統的保護和故障檢測方法以及裝置自身的故障診斷屬于專業性比較強的工作，這其中涉及到的事項較為復雜，故障診斷與檢測方法是最為復雜的環節，全世界都投入了大量的研究成本，以期能夠有效地降低設備的故障發生率，延長設備的使用年限，提高電力系統的可靠性和穩定性，提高電力企業的經濟效益。本文分析基于繼電保護狀態分析的電網故障診斷進行了探討，希望能促進本項研究的進步。

【關鍵詞】繼電保護;狀態分析;電網;故障診斷

繼電保護裝置設備在電力系統的運行中起著重要的不可替代的作用，其運行狀態的穩定與否對整個電力系統的正常運轉有著重要的影響，所謂的狀態檢修主要就是指通過電力設備的運行狀態進行判斷其是否需要檢修。它主要起到對設備故障的預防性作用，這也是保證電力系統正常運行的一種主要手段。使用這種方式不僅可以減少發生設備故障的幾率，同時也能夠提高設備的可靠性和延長設備的使用壽命，提高企業的聲場效率，進而增加其經濟效益。繼電保護狀態的檢修是屬于對二次設備進行的檢修，二次設備是對一次設備健康有序運轉提供的一種保護，而開展繼電保護狀態檢修最重要的目的也就是在保證二次設備健康發展的基礎上滿足整個電力設備發展的需要。

1故障診斷技術發展方向

故障診斷始于機械設備故障診斷，其全名是狀態監測與故障診斷。故障診斷的技術手段是采用智能診斷方法和人工智能。用計算機去做原來只有人才能做的智能任務是智能診斷方法和人工智能的目的。實現人工智能的重要形式是專家系統。智能診斷方法中的新興方法之一是基于案例分析的診斷方法。另外基于輸入輸出的數學診斷方法包括：基于概率統計的時序模型診斷方法、基于線性和非線性判別函數的模式識別方法、基于距離判據的故障診斷方法、基于模糊數學的診斷方法、基于可靠性分析和故障樹分析的診斷方法、小波分析法以及混沌分析與分形幾何法、灰色系統診斷方法人工神經網絡等。診斷技術結合人工智能的應用隨著計算機等新技術的采用得到了迅猛的發展。它不僅可以大大減少出錯的可能的同時節省人力，還可以吸收多位專家的專業知識與經驗，形成完善的知識庫，實現知識與經驗共享。

2繼電保護狀態分析的電網故障診斷

2.1電網故障診斷模型

當電網出現故障時，斷電設備運轉行為出現變化，利用互聯網遠程上傳斷電區域，故障診斷區域主要集中在斷電區域，可假設斷電區域周邊電網的斷路元件運轉行為具有一致性。繼電保護狀態分析采用完全動態分析手段評價電網保護設備運行數據，將所取得的邏輯動態變量輸入電網故障診斷模型，得到模型表達式：

Fp，Fc，F，H：集群P，C，A，U的繼電保護狀態分析參數，依次表示保護行為分析參數、斷路行為分析參數、錯誤行為分析參數以及邏輯狀態限制參數。在模型中，繼電保護狀態分析不但要輔助進行故障假說的構建，其分析結果也可直接作為疑似故障數據輸出。但由于繼電保護狀態分析不存在相關約束條件，所得結果不夠全面，因此將故障假說的分析結果與繼電保護狀態分析結果合并、去重，作為構建電網故障關聯樹的依據。設置關聯樹迭代條件，當迭代停止，以迭代結果作為基于繼電保護狀態分析的電網故障診斷方法的最終診斷結果。

2.2電網狀態診斷策略

電網狀態診斷策略為第i個電網保護設備設定兩個故障置信參數，Fmi和Fri分別對應行為與斷路的電網故障置信參數。按照置信度的函數定義，電網故障校準項目ami和ari的函數式可以表示為：

式中置信度參數ba的釋義如表1所示。 2.3保護行為診斷策略

保護行為診斷包含整體保護、后備保護和斷路元件失效保護，函數期望值分別表示如下：

整體保護診斷疑似電網故障設備保護行為中的故障，存在故障時第一個公式成立。后備保護診斷分為近后備與遠后備，在整體保護診斷之后進行。 是集群P的算術非值，I表示電網保護設備的瞬時電流，存在故障時第二個公式成立。斷路元件失效保護策略的提出是為了避免斷路元件產生拒動狀態， 是集群C的算術非值，如果ch存在拒動，電網保護設備應該保護ph行為，第三個公式成立。

結語

總之，繼電保護裝置設備在電力系統的運行中起著重要的不可替代的作用，其運行狀態的穩定與否對整個電力系統的正常運轉有著重要的影響。

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