刍议继电保护故障信息智能研究方案和应用

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1、刍议继电保护故障信息智能研究方案和应用　　【摘要】在电力系统中，继电保护能在电力系统出现异常故障时，针对系统故障采取自动化的处理措施，我们将其称之为继电保护。，但是在这个过程中，变电所继电保护难免发生故障，从而影响电力系统。为适应“调控一体化”运行体系的建设，改进现有输电网继电保护故障信息智能分析系统的不足，设计了一种继电保护故障信息智能分析系统的解决方案。采用了一体化平台，基于分层分布式结构，统一一、二次设备模型，故障录波按通道上传，在主站侧综合采用EMS系统、故障信息系统、故障录波系统等的开关量、模拟量等多

2、源信息对电网故障进行诊断分析；提出了智能分析系统过渡阶段的兼容方案。【关键词】电网；继电保护；故障诊断；故障信息系统1.引言本文根据现有电网所能获得的信息，采用合适有效的故障诊断分析推理机制，同时兼容新旧变电站以不同通信规约接入，逐步实现电网故障的智能分析、诊断及决策。通过在福建电网实际应用表明，该方案切实可行，对构建电力系统故障诊断智能辅助决策系统具有一定的指导意义。2.继保信息智能分析系统可行性分析7目前电网已具备开展电网故障智能分析专家系统研究的技术条件，主要体现在以下几个方面：a）国内110kV及以上电

3、压等级保护基本上实现了微机化，变电站中均配置了时钟同步装置，保护及录波均可通过通信网络将信息上传至主站，为事故分析提供了必要条件。b）随着近年来IEC61850、IEC61970通信规约在电网中应用，在数据的易用性、兼容性、互操作性和可视化方面取得了突破。c）随着电力系统调度自动化水平的提高及通信技术的发展，调度自动化均在开展数据一体化、数据平台一体化改造，保护故障信息系统可以获得多源的信息，为电网的故障诊断创造了条件。3.主要技术难点及解决方案3.1继保故障信息智能分析系统推理机制7继电保护故障信息智能分析是

4、根据电网一次网络拓扑，为每个一次设备生成相应的保护网络。保护网络指的是由电力系统主设备及其相关的断路器、录波装置、保护等构成的网络。根据故障情况和知识库，综合多个信息子站、EMS系统、录波系统的故障数据信息进行故障分析。根据故障区域电流、电压的波形变化，断路器和保护的实际动作情况等，利用相关知识库，分析并评价断路器和保护的动作行为，最终给出电网故障简报，包含相关故障元件的录波波形等，具体详见图1电网故障诊断分析系统图。本文提出，故障诊断分析先以保护动作及断路器变位等开关信息作为触发条件对故障进行初步分析；同时，

5、根据初步分析结果向录波系统召唤相关的录波文件等，如图1所示。根据开关量变位信息及保护和断路器的故障切除原理，按照保护动作原理进行推理、遍历，计算各种故障的可信度。根据推理出的最可靠的故障设备，对所有的断路器和保护进行行为分析，推理出哪些需要动作，哪些不需要动作。再结合实际的断路器和保护的动作情况，判断保护和断路器是否正确动作，或者是否有拒动或者误动的情况。同时，结合基于录波波形信息的继电保护故障信息智能分析技术，通过连续考察从故障发生到切除的整个过程中电流（或电压）的变化水平和变化时序，并结合考虑保护故障切除原

6、理，用以判断故障的性质。电网故障综合判断根据基于开关量、保护信息及模拟量信息的智能分析技术，构成多判据、分层、混合型继电保护故障智能分析技术，使得分析结论更为准确可靠。3.2统一一、二次设备模型如果没有统一的一、二次设备模型，故障诊断分析系统即使获得了完备的源信息，也无法使用。继电保护智能分析系统的电网一次模型共享EMS系统的电网模型，保持两套系统模型的一致性。7IEC61970标准为电力系统信息的标准化提供了技术规范，两套系统均利用基于CIM标准的XML文件导出电网模型，供电网智能故障诊断与事故处理辅助决策系

7、统使用。IEC61970的CIM模型可以很好地描述电网一次模型，但是CIM模型中关于电网二次模型的描述过于简单。在电网二次模型部分，CIM模型中定义了CurrentRelay、SynchrocheckRelay和RecloseSequence三个类，分别用于描述电流保护、同期装置和重合闸装置，但仍无法满足电网二次模型的建模需要。如果完全按照CIM模型建立保护库结构，当增加一种新的保护或自动装置时，就需要从ProtectionEquipment类扩展出相应的子类。因此电网二次模型必须根据电网继保故障信息智能分析系

8、统的需要，对现有CIM模型的类、属性和关联关系进行扩展，建立满足智能保信分析系统需求的电网二次模型，将保护和自动装置设备信息作为模型数据，建立包括电网一、二次设备模型及参数的基础数据库，具体详见图2。3.3可缩放矢量图形技术的应用7为增强智能分析系统的易用性和互操作性，本方案提出了采用可缩放矢量图形技术，使故障信息系统与调度自动化系统图形系统保持一致，易于对信息系统的维护和更新，有利于