电力系统继电保护二次回路故障状态实时监测方法

国网四川省电力公司超高压分公司 肖博峰

引言

在当今时代的发展中，电力行业的发展对当今国计民生发展有着重大的影响，电力系统继电保护的故障状态监测是保证系统稳定运行的关键，是促进电力系统发展进步的有效措施，电力系统的稳定运行更是电力系统发展进步的保障。在当今电力系统运行安全控制技术不断进步的前提下，通过继电保护的方式对实现优化控制从而提升其稳定性是当下发展的关键。

在电力系统继电保护二次回路的设计过程中，为有效防止电流串扰以及电压振荡等因素对系统的影响，造成电力系统继电保护二次回路故障输出的稳定性不好，导致故障发生率较高，从而需要构建优化的电力系统继电保护二次回路故障状态实时监测模型，结合对电力系统继电保护二次回路故障特征和信息融合处理，有效提取电力系统继电保护二次回路故障特征量，在特征分类识别的基础上进行电力系统继电保护二次回路故障监测识别，不断提高故障诊断分析能力。

在以往传统的监测方法中，电力系统继电保护二次回路故障监测方法主要是在多参信息量的基础上进行继电保护二次回路的故障状态监测。通过对站控层以及过程层的信息异常特征进行分析，对异常值进行采样，利用多参信息量的方式实现故障信息监测。对于通过二次回路故障信息特征识别的故障检测方法，以提取报文中的特征码为主，预测二次回路的故障情况，从而对故障信息实现有效分析监测。

此外，还有通过系统负载变化情况，在参数分析的基础上实现对电力系统继电保护二次回路的监测方法，还有通过量化寻优的方式对电力系统继电保护二次回路实现有效监测等。但在传统的监测方法中，无法实现对故障状态特征参数进行有效分析，得到的监测结果可靠性并不是很高，而且实时性也并不是非常理想。以上述各种方法为基础，通过不断改进优化提出在频谱特征监测的基础上对电力系统继电保护二次回路故障状态进行实时监测的方法。

在科研人员的不断努力下，提出了一种电力系统继电保护二次回路故障状态实时监测方法，能够有效提升当下电力系统运行的稳定性。在该监测方法中，对于故障信息的采集主要通过构建多层分布模型的方式解决，其次结合励磁磁链基波分量的原理进行故障特征信息的融合处理，对继电保护二次回路故障特征的提取主要通过电流极限圆以及电压极限特征的方法进行，并通过频谱监测的方法对故障状态进行定位监测，有效构建电力系统继电保护二次回路故障状态实时定位监测模型，对电力系统继电保护二次回路的故障状态进行实时监测，提高故障状态监测以及实时诊断的能力。

1 故障数据采集以及特征参数提取

1.1 故障数据采集

在当前的电力系统继电保护二次回路故障监测中，为有效实现故障状态实时监测，采用双端口稳压控制的方法进行电力系统继电保护二次回路故障信息的实时监测，首先要合理构建电力系统继电保护二次回路故障信息采集的分布模型。

在图1中所示的故障信息采集中，说物理层主要是电力系统继电保护二次回路故障数据传输的模型构建，且在运转的过程中通过数据链路层的传输协议从而进行介质访问；数据链路层主要是实现电力系统继电保护二次回路故障信息各数据端的连接；应用层主要是建立故障程序的编译融合模型，为响应程序之间实现有效通信；表现层主要是实现电力系统继电保护二次回路的故障信息融合处理，包括在应用过程中的各种数据格式，加密工作等；网络层是算法程序的寻址以及路径选择等；传输层主要是实现计算机主机端到各数据链路层的相连[1]。

图1 故障信息采集的多层分布模型

在故障样本分布模型中，通常采用电消纳及电流参数分析的方法得到继电保护二次回路的输出电流平均值：I=|M×N|+U/R。式中：I 为输出电流平均值，U 为继电保护二次回路的输出电压，R 表示继电保护二次回路的电阻，|M×N|表示电销纳参数。

对于电力系统继电保护二次回路故障信息分布集，通常需要结合励磁磁链基波分量的方式进行检测，需构建完善的电力系统继电保护二次回路故障信息采集模型，通常以表达式表示：式中：γ 表示电力系统继电保护二次回路的局部故障节点，通常表示为γ=K(1-S)-2,式中的K、S 均为常数。M 在式中表示信息分布的数据量，完成这些工作才能保证二次回路故障信息进行有效的收集。

1.2 故障特征参数的提取

故障信息的采集结果及采集准确度在很大程度上影响着特征参数的提取，在电力系统继电保护故障状态的实时监测中，通常采用双层调度以及频谱周期的监测方法进行，得到电力系统继电保护二次回路故障特征分布的宽度为：T=EX-(2+γ×√I)/m。采用多参量融合的故障诊断方法，从而得到电力系统继电保护二次回路的故障信息数据的回波监测统计特征量。对于电力系统继电保护二次回路故障特征参数提取函数，通产以状态空间融合的方式进行表示，其具体表达式为；D=X∑t=1(x(t)+k(t))/z。在以上表述中，要想实现电力系统继电保护二次回路故障特征检测优化，就要对其特征参数进行有效提取，从而进行参数分析。

2 继电保护二次回路故障状态实时监测应用

在当下电力系统继电保护二次回路故障状态实时监测的过程中，实时频谱特征检测是较为常用的检查方法，同时也是实时监测在优化设计中的关键，在二次回路检测中，通常主要有电压回路检测以及电流回路检测，其检测的简单示意图如图2。

图2 二次回路检测

2.1 运行状态故障监测

在二次回路故障状态实时监测中可以有效实现运行状态信息的监测，在实际操作中，包括状态监测过程中的硬件系统设计、软件系统以及各采样值等数据信息的获取等。此外，还包括电力系统各设备在在运行过程中的运行温度以及在发生故障时的温度变化监测。在继电保护二次回路故障诊断的过程中，对于采样量的监测在应用过程中主要有差动电流监测及设备支路电流监测，通过对电力系统的实时监测，记录在不用运行工况下运行环境状态变化的情况下的状态信息，确保能够及时发现电力系统在运行过程中的异常情况，能够根据相关状态信息准确分析故障原因，制定科学合理的解决措施[2]。

2.2 链路故障监测

电力系统继电保护链路故障的情况相对来说较为复杂，在实际操作中可能造成的故障原因如下：首先系统中的数据信息接收设备，在特定时间内若是无法接收到相应链路的运行状态信息时，系统就会自动发出报警，在通常情况下造成这种原因可能是因为系统中的链路发生故障，导致数据信息无法进行正常传输，导致继电保护二次回路信息接收设备出现数据断层的现象，系统在规定的时间内无法接收到有效的数据信息就会自动发生预警，显示链路贵故障信息。

在实际操作过程中，链路故障信息会发送到网络报文装置中进行信息处理，最终向系统发送相应的预警指令。通常在继电保护二次回路的运行过程中，其链路发生故障的位置较为确定，随机性较强，对于操作人员来说是很大的挑战，需要依靠丰富的实际经验进行有效的判断。而在二次回路故障监测诊断应用的过程中，可以有效实现对系统各链路全方位、实时性的监测，在故障发生时能够对其进行准确的定位，能够帮助维修人员排除正常的运行链路，使维修人员在进行检查后快速制定有效的故障排除方案，从而使线路恢复正常的运行。

2.3 保护动作故障监测

继电保护二次回路为电力系统稳定运行提供保障，为电力系统的运行提供保护作用，避免因为事故的发生导致电力系统的安全运行受到影响，从而影响电能的质量。在二次回路的保护装置中，最为核心重要的保护装置通常分为单重保护装置以及双重保护装置，在单重保护配置中主要依靠网络报文装置，对系统的模拟信息量进行处理对比，从而起到监测保护装置是否正常运行的作用。

双重保护装置主要是通过对二次回路执行保护动作的时间以及其效率展开分析，分析电力系统各部分运行的工作状态以及相应时间，从而监测保护装置是否处于正常运行状态。动作保护装置是继电保护二次回路的核心部分，二次回路的各项作用是否能够正常发挥，有很大程度取决于动作保护装置的运行状态，故障诊断的实时监测分析能够准确判断动作保护装置是否在发生故障时能够正常运行，保证电力系统的安全运行[3]。

2.4 交流回路故障监测

在电力系统继电保护二次回路故障状态监测中，对交流回路的故障监测主要是通过对回路中的交流量进行分析，从而判断交流回路的运行状态。在目前的发展中，电力系统继电保护二次回路故障监测对于交流回路的监测通常采用双AD 装置。在运行过程中，可以实时采集交流回路的各种数据量信息，并采用可靠性较好的双保护套的形式对采集的数据信息进行对比分析，若是双保护套的装置在最终的结论中差异性较小，则通常表明交流回路运行状态正常，可以正常发挥其作用，若是双保护套的数据信息对比差异较大则表明交流回路中可能存在故障，需要对其进行故障定位分析、判断故障类型，制定高效可靠的故障排除方案。

2.5 预警系统故障监测

继电保护二次回路故障诊实时监测电力系统的运行状态，在此过程中系统若是发生运行状态异常，预警系统会接受到相应的指令发出故障预警，从而为工作人员提供较为准确合理的预警信息，帮助工作人员在及时制定合理的故障排除计划，保证系统的安全。在继电保护二次回路中，采样值、开关样以及运行状态是警报信息的主要组成部分，采样值通常反映链路故障、检修状态以及PT/PC 是否存在断线的问题。运行状态通常反映出系统某部分闭锁以及电告警的问题。

开关量故障信息通常包括链路在运行过程中是否通畅的问题，检修的协调性问题等。在运行过程中，当故障监测诊断获取到相关的故障信息后，通常会根据数据信息的处理分析从而判断故障的范围以及引起故障的因素等，为维修人员在制定故障排除方案中提供很大的便利[4]。

综上，在电力系统继电保护二次回路故障状态实时监测过程中，要在实践的基础上不断构建优化的电力系统继电保护二次回路故障状态实时监测模型。通过对电力系统继电保护二次回路故障特征检测以及各数据信息的融合处理，在物理层中构建有效的电力系统继电保护二次回路故障数据传输模型，在多参量融合的故障诊断方法基础上有效构建故障数据模型，进行故障数据检测。继电保护二次回路故障状态实时监测诊断能够充分掌握二次回路的运行状态，在运行过程中系统各部分发生异常情况能够及时发出预警，保障系统的正常稳定运行。