智能变电站继电保护运维防误技术分析

黄梓华，郑剑毅，翟博龙，周成龙，吴 桐，方诗卉

（1.国网厦门供电公司，福建 厦门 361000；2.国网福建省电力有限公司，福建 福州 350003）

0 引 言

智能变电站作为一种先进、可靠、低碳环保的变电站建设形式，具备自主性强和应用功能丰富的特点，可以通过信息技术实现远程监测和管理，极大提升了变电站运维检修人员的操作灵活性[1]。智能变电站是基于信息技术科学化的产物，具备强大的自控能力和高度的智能化。我国已经对智能变电站展开了研究，但由于缺乏实际应用分析，运维防误的及时率较低，存在局限性。因此，需要不断完善传统智能变电站继电保护管理与运维防误技术，进一步提高管理运维防误的及时性。通过完善现有关键技术，有助于提高智能变电站继电保护和运维的安全性与效能，从而实现智能变电站的安全与稳定运行。研发继电保护运维防误技术对智慧变电站的建设与运维具有重要的实际意义，有助于更好地推动智能变电站技术的进一步应用。

1 变电站防误系统概述

变电站防误系统是保护和控制电力变电站运行的关键，能够预防和降低误操作和其他潜在风险导致的故障[2]。该系统整合了多种技术和设备，以确保变电站的安全和可靠运行，同时使用传感器、监控装置和检测设备，监测和检测变电站的各种参数信息，包括电流、电压、频率、温度以及其他相关数据。系统可以通过实时监测和检测功能及时发现异常情况，并采取相应措施。

变电站防误系统具有多种保护功能，以防止设备过载、短路、接地故障以及其他故障。同时，该系统可以通过使用保护继电器、断路器及接地开关等设备监控和保护电力系统，以确保设备和人员的安全。此外，通过自动控制和操作设备能够实现变电站的有效管理，可以监测和控制电源、开关设备、继电器以及其他关键组件，以确保这些组件按照预定的操作程序运行。

当变电站防误系统检测到异常情况或潜在的故障时，可以通过声音警报、显示屏信息、短信或电子邮件通知等方式发出警报并通知相关人员，从而帮助操作人员采取适当的措施进行预防[3]。变电站防误系统通常还具有数据记录和分析功能，可以记录关键参数的历史数据，并通过分析这些数据识别潜在的问题和趋势，有助于改进变电站的运行和维护策略，提高其可靠性和效率。

2 智能变电站继电保护运维防误的关键点

随着技术的进步，人们对变电站安全性的要求日益提升，尤其是迎峰度夏期间，当变电站处于高负荷运行状态且容错率降低时，更需要注意避免人为事故的发生。该背景下，需要对站内运维检修人员和远端调度值班台人员的操作行为采取一些措施，以加强对智能变电站的监控与管理，并制定一套严格的监管机制，确保措施能够有效执行，进一步保障智能变电站处于正常运行且可控的状态。同时，需要进一步利用智能变电站内基于不间断电源系统供电的数据采集、事故预警和故障分析诊断系统，收集、处理、分析以及呈现继电保护运行过程的各类信息，从而有效控制和预警继电保护的故障。此外，通过收集和整合系统的各种信息，发现并解决系统的安全隐患。

3 智能变电站继电保护运维防误技术

针对智能变电站继电保护的运维防误要求，探索了一种新的防误技术，以保护继电保护设备免受误操作的影响。运维防误技术可以分为3 个阶段，每一阶段都有其独特的优势，以满足不同变电站的运维要求。

3.1 计算智能变电站运维动态基线

为解决智能变电站继电保护数据量庞大的问题，使用了一种新的方法来处理这些数据。为能够更好地获得继电保护实时运行的状态信息，引进了变换的基线原理，进一步修正计算误差，减少操作错误，从而有效提高继电保护运维的准确性[4]。同时，经过深入研究，提出了一种新的可以实现动态化的基线计算方法，如图1 所示。

图1 智能变电站继电保护运维防误动态基线计算过程

根据图1 内容可知，基线算法的具体流程如下：首先，确定可用于继电保护运维的资源数量n；其次，在n个资源中确定符合要求并可用于防误的资源数量p；最后，计算动态化极限的值D，用于确定运维防误的基线。相应的计算公式为

式中：E表示实际计算得出的数字和预测的数字之间的差异；y表示运维数据集合；q表示不同种类数据的权重系数，且为常数。通过求解式（1），可以获取峰值的数字和谷值的数字，确定包络范围，并将其用于分析继电保护运维的准确性[5]。

3.2 变电站运维防误数据的管理

由式（1）的计算获取动态基线，并利用地理信息管理系统（ Geographic Information Management System，GIMS）技术，将这些数据转换为在数字世界拥有独特身份认证的网际互连协议（Internet Protocol，IP）码，作为智能变电站继电保护运维防误资源的唯一标识。采用GIMS 技术和图形化组件对这些数据进行可视化展示，从而有效检测、记录、存储、统计以及管理这些智能变电站的继电保护运维数据。此外，GIMS 可以提供便捷的查询和服务管理功能，帮助使用者高效完成智能变电站继电保护防误操作。

3.3 智能变电站继电保护运维防误技术可视化功能的实现

依照智能变电站继电保护运维防误流程，可视化时，一方面收集系统的故障信息，并将这些信息转换成图形，以便更好地分析故障原因，提高系统的效率。另一方面，采用“峰值-谷值”作为运维动态基线，并采用Min-Max 线性缩放归一化处理智能变电站继电保护运维防误特征数据。具体的实现过程可用公式表示为

式中：G表示归一化处理后的值；O表示原始智能变电站继电保护运维防误特征数据集中的值；Mmax和Mmin分别表示运维动态基线中需要归一化的峰值和谷值。

原始特征值指智能变电站继电保护运维防误特征的原始数据值，最小值是该特征在数据集中的最小值，最大值是该特征在数据集中的最大值。通过式（2），将特征值缩放到[0，1]，以便进行统计分析和比较。

式（2）的归一化处理，能够进一步将智能变电站继电保护运维防误特征数据转化为图像集，在实现可视化效果的同时，压缩运维防误图像数据的大小，有效提升变电站的防误效率，依照其运维防误技术的特征图像得到防误结果[6]。

4 实例分析

4.1 实验准备

将某座智能变电站作为研究对象展开实例分析。通过采用万兆位路由协调控制器增强数据采集性能，同时精心设定计算机的操作流程和其他必要的参数。按照严格的规范，将试验计算机与站内站控层网络进行有效连接，以便实现站内不同位置的数据资源共享，进而构筑一座完善的智慧型变电站，以实现继电保护和运维的有效防误。监测数据样例的部分统计数据如表1 所示。

表1 监测数据样例的部分统计数据

根据表1 的监测记录，先用专业软件对使用传统运维防误技术进行智能变电站继电保护运维防误的效果进行及时率的记录与评估作为对照组。同时，记录与评估提出的运维防误技术进行智能变电站继电保护运维防误的及时率作为实验组。

4.2 结果分析

根据实验结果，汇总有关运维防误及时率的数据，如表2 所示。通过表2 的数据发现，采用提出的智能变电站继电保护运维防误技术能够显著提高防误及时率，从而提高了智能变电站继电保护运维防误的效率。因此，该技术具有较高的推广及应用价值。

表2 运维防误及时率对比表

5 结 论

经过深入分析和探索，提出的运维防误技术能够有效地发挥其防误效能，使智能变电站的继电保护运维始终处于高效、安全运行的状态。随着科学技术的不断推动，有必要更多地利用先进的设计理念改善智能变电站的继电保护运维防误技术，以期达到更好的效果。目前，尽管已有许多关于运维防误技术的研究，但是依然面临着许多挑战。未来将深入研究智能变电站，不断优化和完善设计，以期望能够更好地满足日益增长的变电站的安全性和可靠性要求。