智能变电站继电保护二次回路检修方法研究

2024-03-18方泽华

中国设备工程 2024年5期

方泽华

（广东电网有限责任公司惠州供电局，广东惠州 516001）

智能变电站继电保护系统在电力系统中起着至关重要的作用，它能及时准确地检测和保护电力设备，确保电网的安全运行。而继电保护二次回路作为智能变电站的核心组成部分，承担着信号传输和控制功能，对电力系统的稳定性和可靠性具有重要影响。然而，传统的二次回路检修方法存在一些问题，如流程繁琐、容易出现人为错误等。同时，随着智能变电站的发展，二次回路的复杂性和技术要求也不断提高，给二次回路的检修带来了新的挑战。因此，研究改进二次回路检修方法，引入智能技术，提高检修效率和准确性，具有重要的理论和实际意义。

1 现有继电保护二次回路检修方法的问题

1.1 人工检修耗时、费力

（1）传统的二次回路检修方法依赖人工操作，人为因素容易引入错误。在线路检查和测试过程中，工作人员需要仔细检查连接线路、接线端子和插头等是否完好无损。然而，由于人员疲劳、操作疏忽或者环境干扰等因素，可能导致遗漏或错误的检查，进而影响继电保护系统的可靠性。（2）传统方法中的手动测量和校准过程较为烦琐，耗时且容易出错。在手动测量和校准过程中，工作人员需要使用示波器、万用表等仪器对信号进行测量和校准。这个过程不仅需要人员具备专业知识和技能，还需花费相当长的时间，从而降低了继电保护系统的检修效率。（3）当继电保护系统出现故障或异常情况时，工作人员需要仔细检查各个连接点，排除可能的故障原因。然而，由于继电保护系统的复杂性和多样性，故障排查过程可能需要耗费大量的时间和精力。

1.2 智能化技术的引入带来新挑战

（1）随着智能变电站的发展，如物联网、人工智能、大数据分析等智能化技术得以应用于继电保护系统中，使得继电保护系统变得更加智能化和复杂化，需要相关人员具备高度的专业知识和技能，以应对新的检修需求和挑战。因此，培训和提升人员的智能化技术能力成为一个重要的课题。（2）智能变电站中的继电保护系统涉及多个装置、传感器和通信设备，涵盖广泛的电气和通信知识，其复杂性增加了二次回路检修的难度。在进行二次回路检修时，不仅需要了解各个装置和设备的功能和工作原理，还需要理解它们之间的相互关系和交互作用，使得维修人员面临更高的技术难度和维修风险。（3）智能变电站继电保护系统的高可靠性要求也增加了二次回路检修的压力。继电保护系统作为智能变电站的核心组成部分，其稳定运行对电网的安全和可靠性至关重要。因此，在进行二次回路检修时，必须确保继电保护系统的正常运行不受影响，且故障排除过程中不引入新的故障或风险。这要求维修人员具备高度的专业素养和维修技巧，能够准确快速识别和解决问题。

2 改进二次回路检修方法的必要性

（1）改进二次回路检修方法可以提高检修的准确性和可靠性。传统方法中依赖人工操作和手动测量，容易引入人为错误，并且在复杂的继电保护系统中可能无法全面覆盖所有的故障情况。引入智能化技术和自动化工具可以实现自动的信号检测、故障诊断和校准，大大减少人为因素的干扰，提高检修结果的准确性和可靠性。（2）改进二次回路检修方法可以提高检修效率。传统方法中的手动测量和校准过程耗时且烦琐，需要大量人力资源参与。采用智能化设备和工具，可以实现自动化的测量和校准，大幅减少检修所需时间和人力成本，提高智能变电站的运行效率。（3）改进二次回路检修方法可以提升系统的故障诊断和预测能力。传统方法在处理大量数据时效率低下，无法充分利用智能变电站中产生的数据进行故障诊断和预测。利用智能化技术和数据分析方法，可以对大量数据进行实时监测、分析和处理，快速准确地识别和预测潜在的故障，提前采取措施进行修复和预防，提升继电保护系统的可靠性和稳定性。

3 基于智能技术的二次回路检修方法研究

3.1 智能诊断技术

（1）智能诊断技术在二次回路检修中能够实现故障的准确识别。传统的人工方法在识别复杂故障时存在一定的困难，而智能诊断技术能够利用先进的算法和模型，对大量的信号数据进行分析和处理，从中提取故障特征，实现对各种故障类型的自动识别。并且智能诊断技术能够进行异常检测，及时发现系统中的异常情况。通过对继电保护系统的数据进行实时监测和分析，智能诊断技术可以检测到信号的异常波动、超出阈值的数值、频率异常等情况，指示可能存在的故障或问题。这样，维修人员可以及时采取相应的措施，避免故障进一步扩大，保证继电保护系统的正常运行。

（2）智能诊断技术还可以实现故障的精确定位。传统的定位方法通常需要对各个部件进行逐一排查和检测，费时费力，且不一定能够准确定位故障位置，而智能诊断技术结合了传感器数据和系统模型，可以利用状态估计和故障推理等技术手段，通过分析故障信号在系统中的传播和影响，确定故障位置的可能范围，从而实现故障的精确定位。这为维修人员提供了更准确的指导，缩短了故障排除时间，提高了维修效率。

3.2 数据分析和故障预测方法

数据采集与存储是数据分析的基础。在智能变电站中，通过传感器和监测装置可以获取大量的运行数据，如电流、电压、温度等。这些数据需要被准确、可靠地采集并存储起来，以供后续的数据分析和故障预测使用。采用现代化的数据采集系统和数据存储技术，能够实现对数据的实时采集、高效存储和快速检索，为后续的数据处理提供良好的数据基础。而数据处理与特征提取是数据分析的核心环节。通过对采集的数据进行处理和分析，可以提取出有用的特征信息，帮助理解系统的运行状态和故障特征。智能技术中的数据处理算法，如时频分析、小波分析、频谱分析等，能够对数据进行有效的处理和特征提取。同时，结合机器学习和深度学习等技术，可以自动学习数据中的模式和规律，并提取出对故障诊断和预测具有预测能力的特征。

故障预测模型的构建是数据分析的重要任务。通过分析历史故障数据和相关运行数据，可以构建故障预测模型，预测可能发生的故障类型和时间。基于统计学、机器学习和深度学习等方法，可以建立起各种故障预测模型，如基于统计模型的故障预测、基于神经网络的故障预测等。这些模型能够根据当前的运行状态和历史数据，预测系统未来可能发生的故障，提前采取相应的维修措施，避免或减少故障的发生和影响。

3.3 应用智能化设备和工具

智能化的在线监测设备可以实时获取继电保护系统的运行状态和参数信息。传统的离线检修方法仅能在维修时获取系统的信息，无法实时监测系统的运行状况。而智能化的在线监测设备可以通过传感器和监测装置实时采集信号数据，并将数据传输至中心控制系统。这使得维修人员能够随时了解系统的状态，发现潜在的故障风险，并及时采取相应的措施，提高继电保护系统的可靠性和稳定性。

远程诊断工具的应用能够实现对继电保护系统的远程监控和故障诊断。通过网络连接和远程访问技术，维修人员可以远程访问智能变电站的继电保护系统，并进行实时监控和故障诊断。远程诊断工具能够快速准确地分析系统的运行数据，识别故障类型和位置，并提供相关的维修建议。这样，不仅能够节省人力资源和时间成本，还能够快速响应故障，减少故障对继电保护系统正常运行的影响。并且智能维修设备的应用可以提高继电保护二次回路检修的效率和准确性。传统的维修工具和设备需要人工操作和测量，容易引入人为错误，而且检修过程烦琐耗时。而智能维修设备结合了自动化技术和智能算法，能够实现自动化的信号检测、校准和维修。

4 案例分析

4.1 实验设计和数据收集

选择一座现实中的智能变电站作为实验对象。该变电站配备了先进的继电保护系统，包含多个二次回路。在实验中关注常见的故障类型，如过电流、短路等。实验过程中，通过合适的设备模拟了这些故障，并记录了相应的数据。为了数据的收集和记录，使用专业的数据采集设备和传感器。这些设备能够实时采集继电保护系统的运行数据，包括电流、电压、频率等参数。在每个实验中，记录发生故障前后的数据，并进行时间戳标记，以确保数据的准确性和一致性。

表1 智能变电站参数

在实验设计中，采用了对照组实验的方法，将传统的继电保护二次回路检修方法与智能化的方法进行比较。通过对相同类型的故障进行检修，记录了传统方法和智能化方法的检修时间、准确性和效果。

4.2 结果分析和效果评估

对传统的继电保护二次回路检修方法进行分析。根据实验数据，计算了传统方法的检修时间、故障识别准确性以及修复成功率等指标。结果显示，传统方法需要较长的检修时间，且存在一定的误识别和误修复的风险。这主要由于传统方法依赖人工操作和经验判断，容易受到人为因素的影响。并且也对智能化的继电保护二次回路检修方法进行了分析。通过应用智能诊断技术、数据分析和故障预测方法以及智能化设备和工具，获得了令人鼓舞的实验结果。智能化方法能够准确快速识别故障类型和位置，并给出相应的维修建议。与传统方法相比，智能化方法在减少检修时间、提高故障识别准确性和修复成功率等方面表现出明显的优势。

此外，对实验数据进行了详细的数据分析和可视化展示。通过绘制故障发生频率图、故障类型统计图以及维修效果对比图等，能够直观地观察到智能化方法在故障诊断和维修方面的优越性。这些图表不仅提供了直观※的数据支持，还能够更好地理解和解释实验结果。