基于多信息融合的廣域繼電保護新算法

胡小明

摘 要：基于多信息融合的廣域繼電保護可以起到識別故障元件的目的，所以，保證繼電保護正確動作的主要關(guān)鍵就是保護算法的高容錯性，文章提出了基于多信息融合的廣域繼電保護新算法，這種方式需要依據(jù)電網(wǎng)基本故障形式來建立識別故障的編碼，依據(jù)基于后備保護或者常規(guī)主保護的基本原理來保護斷路器位置信息和保護動作信息，建立狀態(tài)期望函數(shù)和適應度函數(shù)，然后合理分析故障概率，達到高容錯性識別故障的目的。

關(guān)鍵詞：多信息融合；廣域；繼電保護；新算法

1 基于廣域多信息融合的基本原理

廣域繼電保護的基本依據(jù)就是合理應用廣域基礎上冗余測量信息來識別系統(tǒng)故障，充分考慮測量、判斷、傳輸廣域信息中會出現(xiàn)信息錯誤或者缺失的問題形成融合多信息的濕度函數(shù)模型，通過信息的相互間邏輯關(guān)系和冗余性合理反映出元件故障概率。

1.1 識別廣域故障的編碼

識別故障的基本目的就是能夠在發(fā)生系統(tǒng)故障的時候，達到快速識別故障以及及時切除故障的目的，軟件實際上就是把識別故障元件的基本對象實施0-1狀態(tài)編碼，其中，1表示故障狀態(tài)；0表示正常狀態(tài)，利用在廣域信息氛圍內(nèi)形成的所有保護元件狀態(tài)編碼構(gòu)成的數(shù)字串，也就是故障識別編碼來合理計算故障識別，得到最優(yōu)識別故障的識別編碼決策解，具備1狀態(tài)的解需要與系統(tǒng)中出現(xiàn)故障的元件進行對應，從理論上分析，可以發(fā)現(xiàn)，如果系統(tǒng)元件都具有故障，N個元件會形成2N組識別故障的編碼。

1.2 建立適應度函數(shù)模型

在建立適應度函數(shù)的時候，需要從以下幾方面進行分析：

第一，選取廣域故障信息。在建立廣域多信息融合的適應度函數(shù)的時候，需要建立具有高靈敏度、快速判斷以及高可靠性的信息優(yōu)勢。相比較主常規(guī)保護，廣域繼電保護具有比較慢的動作速度，但是相比較于常規(guī)后備保護來說，相對比較快，并且具有比較成熟的是地理信息保護原理，在研究的時候，常規(guī)保護原理能夠達到快速識別后備保護和主動保護的目的。

第二，引入一定的保護動作系數(shù)。充分考慮在不同原理的基礎上來識別系統(tǒng)故障，具有不同的動作靈敏度和保護動作信息，如果同等分析就不能達到和體現(xiàn)保護信息具有一定重要性的目的。在引入保護動作系數(shù)以后，可以不需后備保護和主保護，能夠同時分析后備保護和主保護的保護范圍和邏輯關(guān)系。

第三，容錯能力。在廣域多信息融合的前提下識別故障，需要分析錯誤信息或許和缺失信息帶來的影響。在建立濕度函數(shù)以后，需要合理使用近后備快速保護、主保護、較高靈敏度的II、III段距離保護、零序和負徐保護等雙重或者多信息保護，然后進行合理融合和計算，通過多信息來識別和分析錯誤信息，依據(jù)故障元件和際變化特性來達到識別故障具備的高容錯性。基本函數(shù)形似如下：

1.3 建立期望函數(shù)模型

利用收集情況中的決策中心通信系統(tǒng)來獲得適應度函數(shù)的測量信息，依據(jù)正常狀態(tài)來填補缺失的信息。利用期望函數(shù)來計算適應度函數(shù)保護動中期望實際情況。建立期望函數(shù)的好壞會在一定程度上影響是否能夠成功建立適應度函數(shù)。在研究期望函數(shù)模型的時候，主要就是能夠體現(xiàn)廣域繼電保護識別故障編碼系統(tǒng)中電網(wǎng)發(fā)生故障的位置元件，也就是編解碼對應元件，然后依據(jù)實際結(jié)構(gòu)和后備保護、主保護的過后家相應適當保護范圍和動作邏輯，達到具有可靠性保護元件的功能。通用表達式如下：

相比較在確定其他保護期望狀態(tài)來說，在確定斷路器失保護期望狀態(tài)更加復雜，主要就是因為，在失靈保護情況下，操作機構(gòu)和跳閘回路的相應保護，因此，不能識別故障編碼。需要依據(jù)相應的斷路器位置、保護動作信息等來估算期望值。

2 基于廣域多信息融合的故障識別

2.1 識別故障的原理

在正常運行設備的時候，繼電保護期望信息值就是0，合理計算每組適應度。在發(fā)生系統(tǒng)故障的過程中，因為具有和期望值一樣的元件故障信息，會很大程度降低識別故障編碼的適應度，但是與故障元件具有一定關(guān)系的元件，超出于后備保護范圍內(nèi)，會增加或者降低初始適應度；與故障元件沒有一定關(guān)系的元件，因為具有和期望信息不一樣的實際信息，不會降低初始解適應度。所以，在啟動保護穩(wěn)態(tài)以后，能夠?qū)崟r監(jiān)測故障識別編碼的會死機變化情況，如果降低適應度處于一定范圍的時候，需要分析是否發(fā)生元件故障。為了能夠更好的識別故障元件的算法，在比較故障運行識別編碼和正常運行識別編碼的時候，合理加入故障識別概率，如下：Ki越大說明具有最優(yōu)化識別編碼，也就是具有越大的故障概率。

2.2 識別故障的判據(jù)

從理論上來說，出現(xiàn)系統(tǒng)故障的時候，具有完全正確的廣域信息，此時故障元件所對應的識別編碼具有最小適應度，擁有最大故障識別概率，因此，識別故障元件的時候十分容易。因為會在一定程度上受到信息錯誤或者確實信息的影響，使得具有和期望值狀態(tài)信息不一樣的故障元件實際操作信息，適應度也不會是0，也就是會降低識別故障的概率。在隨機十位信息出現(xiàn)錯誤的五次故障識別概率實驗的計算可以發(fā)現(xiàn)，缺失信息（0狀態(tài)視為0，1狀態(tài)也視為0），此時出現(xiàn)保護拒動故障元件，不會影響正常元件；錯誤信息（0狀態(tài)視為1，1狀態(tài)視為0），保護誤動的是正常元件，保護拒動的是故障元件，因此，相比較缺失信息來說，信息錯誤會產(chǎn)生更大的影響。所以，在充分分析錯誤信息和缺失信息的時候，保護判據(jù)就是：

其中，Kset1、Kset2、Kset3屬于保護定值，Kset1依據(jù)可靠系數(shù)整定快速保護可靠性，取值是70%，Kset2依據(jù)快速后備保護、主動保護來識別整定保護正確性動作的是識別概率，取值是30%，Kset3依據(jù)保護拒動、遠后備保護識別故障，取值20%。

3 結(jié)束語

廣域繼電保護中建立的后備保護功能對于切除故障具有很大作用，一是，能夠達到快速切除故障的目的；二是，因為大范圍切除故障，中斷輸電線路導致嚴重后果。所以，怎樣基于廣域信息技術(shù)來達到能夠可靠識別故障元件信息以及快速處理故障是未來研究和發(fā)展廣域繼電保護的重要方向。在基于多信息融合的前提下，建立一種廣域繼保護故障識別新算法，可以提高系統(tǒng)容錯性。

參考文獻

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