基于繼電保護(hù)狀態(tài)分析的電網(wǎng)故障診斷探討

李軍

【摘要】伴隨著國家經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，電力系統(tǒng)在國民經(jīng)濟(jì)生活中發(fā)揮了越來越重要的作用。繼電保護(hù)裝置實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的保護(hù)和故障檢測方法以及裝置自身的故障診斷屬于專業(yè)性比較強(qiáng)的工作，這其中涉及到的事項較為復(fù)雜，故障診斷與檢測方法是最為復(fù)雜的環(huán)節(jié)，全世界都投入了大量的研究成本，以期能夠有效地降低設(shè)備的故障發(fā)生率，延長設(shè)備的使用年限，提高電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。本文分析基于繼電保護(hù)狀態(tài)分析的電網(wǎng)故障診斷進(jìn)行了探討，希望能促進(jìn)本項研究的進(jìn)步。

【關(guān)鍵詞】繼電保護(hù);狀態(tài)分析;電網(wǎng);故障診斷

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

1故障診斷技術(shù)發(fā)展方向

故障診斷始于機(jī)械設(shè)備故障診斷，其全名是狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷。故障診斷的技術(shù)手段是采用智能診斷方法和人工智能。用計算機(jī)去做原來只有人才能做的智能任務(wù)是智能診斷方法和人工智能的目的。實現(xiàn)人工智能的重要形式是專家系統(tǒng)。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(shù)學(xué)診斷方法包括：基于概率統(tǒng)計的時序模型診斷方法、基于線性和非線性判別函數(shù)的模式識別方法、基于距離判據(jù)的故障診斷方法、基于模糊數(shù)學(xué)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(tǒng)診斷方法人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。診斷技術(shù)結(jié)合人工智能的應(yīng)用隨著計算機(jī)等新技術(shù)的采用得到了迅猛的發(fā)展。它不僅可以大大減少出錯的可能的同時節(jié)省人力，還可以吸收多位專家的專業(yè)知識與經(jīng)驗，形成完善的知識庫，實現(xiàn)知識與經(jīng)驗共享。

2繼電保護(hù)狀態(tài)分析的電網(wǎng)故障診斷

2.1電網(wǎng)故障診斷模型

當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，斷電設(shè)備運轉(zhuǎn)行為出現(xiàn)變化，利用互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程上傳斷電區(qū)域，故障診斷區(qū)域主要集中在斷電區(qū)域，可假設(shè)斷電區(qū)域周邊電網(wǎng)的斷路元件運轉(zhuǎn)行為具有一致性。繼電保護(hù)狀態(tài)分析采用完全動態(tài)分析手段評價電網(wǎng)保護(hù)設(shè)備運行數(shù)據(jù)，將所取得的邏輯動態(tài)變量輸入電網(wǎng)故障診斷模型，得到模型表達(dá)式：

Fp，F(xiàn)c，F(xiàn)，H：集群P，C，A，U的繼電保護(hù)狀態(tài)分析參數(shù)，依次表示保護(hù)行為分析參數(shù)、斷路行為分析參數(shù)、錯誤行為分析參數(shù)以及邏輯狀態(tài)限制參數(shù)。在模型中，繼電保護(hù)狀態(tài)分析不但要輔助進(jìn)行故障假說的構(gòu)建，其分析結(jié)果也可直接作為疑似故障數(shù)據(jù)輸出。但由于繼電保護(hù)狀態(tài)分析不存在相關(guān)約束條件，所得結(jié)果不夠全面，因此將故障假說的分析結(jié)果與繼電保護(hù)狀態(tài)分析結(jié)果合并、去重，作為構(gòu)建電網(wǎng)故障關(guān)聯(lián)樹的依據(jù)。設(shè)置關(guān)聯(lián)樹迭代條件，當(dāng)?shù)Ｖ梗缘Y(jié)果作為基于繼電保護(hù)狀態(tài)分析的電網(wǎng)故障診斷方法的最終診斷結(jié)果。

2.2電網(wǎng)狀態(tài)診斷策略

電網(wǎng)狀態(tài)診斷策略為第i個電網(wǎng)保護(hù)設(shè)備設(shè)定兩個故障置信參數(shù)，F(xiàn)mi和Fri分別對應(yīng)行為與斷路的電網(wǎng)故障置信參數(shù)。按照置信度的函數(shù)定義，電網(wǎng)故障校準(zhǔn)項目ami和ari的函數(shù)式可以表示為：

式中置信度參數(shù)ba的釋義如表1所示。 2.3保護(hù)行為診斷策略

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

整體保護(hù)診斷疑似電網(wǎng)故障設(shè)備保護(hù)行為中的故障，存在故障時第一個公式成立。后備保護(hù)診斷分為近后備與遠(yuǎn)后備，在整體保護(hù)診斷之后進(jìn)行。 是集群P的算術(shù)非值，I表示電網(wǎng)保護(hù)設(shè)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(hù)策略的提出是為了避免斷路元件產(chǎn)生拒動狀態(tài)， 是集群C的算術(shù)非值，如果ch存在拒動，電網(wǎng)保護(hù)設(shè)備應(yīng)該保護(hù)ph行為，第三個公式成立。

結(jié)語

總之，繼電保護(hù)裝置設(shè)備在電力系統(tǒng)的運行中起著重要的不可替代的作用，其運行狀態(tài)的穩(wěn)定與否對整個電力系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)有著重要的影響。

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