电力系统继电保护二次回路故障研究

摘要:为提高电力系统继电保护二次回路故障状态实时监测能力，提出一种电力系统继电保护二次回路故障状态实时监测方法。该方法通过构建多层分布模型进行故障信息采集，结合励磁磁链基波分量检测进行故障特征信息的融合处理，并利用电流极限圆和电压极限特征检测方法进行故障特征提取，并通过实时频谱检测对故障状态参数进行定位识别，构建电力系统继电保护二次回路故障的实时定位监测模型，最终实现双端口稳压控制的电力系统继电保护二次回路故障状态实时监测。仿真结果表明，采用该方法进行电力系统继电保护二次回路故障状态实时监测的监测效率较高，提高了故障状态监测和实时诊断能力。

关键词:电力系统;继电保护;二次回路;故障监测

随着电力系统安全性控制技术的发展，通过继电保护实现对电力系统的优化控制，提高电力系统的稳定性。对此，在进行电力系统继电保护二次回路设计时，为防止受到电流串扰和电压振荡因素的影响，导致电力系统继电保护二次回路故障输出的稳定性不好，故障发生率较高的问题，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检测和信息融合处理，提取电力系统继电保护二次回路故障特征量，通过特征分类识别的方法，进行电力系统继电保护二次回路故障检测识别，提高故障诊断分析能力，研究相关的电力系统继电保护二次回路故障监测方法受到了人们的极大关注［1］。传统方法中，对电力系统继电保护二次回路故障监测方法主要有基于多参信息量的继电保护二次回路故障监测方法［2］，研究过程与站控层的信息异常特征，通过采样异常值，利用多参信息量监测故障信息;基于特征识别的继电保护二次回路故障检测方法［3］，通过提取报文中的特征码，使用决策树预测故障情况，从而对故障信息进行分析和监测;以及基于负载变化参数分析的电力系统继电保护二次回路监测方法和基于量化寻优控制的电力系统继电保护二次回路实时监测方法等［4－5］。但是上述传统方法进行电力系统继电保护二次回路故障状态监测方法未对特征参数进行有效分析，导致监测结果可靠性不高，实时性不好。针对上述问题，提出基于实时频谱特征检测的电力系统继电保护二次回路故障状态实时监测方法，并进行了仿真测试分析。

1故障数据采集和特征参数提取

1.1故障数据采集

为了实现电力系统继电保护二次回路故障状态实时监测，采用双端口稳压控制方法进行电力系统继电保护二次回路故障实时信息监测，首先构建电力系统继电保护二次回路故障信息采集的多层分布模型，如图1所示。在图1所示的多层分布模型中，物理层用于构建电力系统继电保护二次回路故障比特数据传输模型，并且通过数据链路层传输协议进行介质访问［6］，数据链路层实现对电力系统继电保护二次回路故障信息的端到端连接，应用层建立故障应用程序交叉编译融合模型，为应用程序间提供通信，表示层实现电力系统继电保护二次回路故障信息的融合处理，包括数据格式、加密等，网络层则采用多路寻址和路由选择算法用于寻址和路径选择，传输层通过建立主机端到端连接与数据链路层相连。

1.2故障特征参数提取

根据故障信息采集结果，采用双层调度和频谱周期检测的方法，得到电力系统继电保护二次回路的故障特征分布展宽为:综上所述，对电力系统继电保护二次回路故障特征参数进行提取，从而有效进行参数分析，进而实现故障特征检测优化。

2电力系统继电保护二次回路故障监测优化

2.1故障信息特征参数分布式融合分析

通过电流极限圆和电压极限特征检测方法进行继电保护二次回路故障的参数分布式融合聚类分析［11］，通过充放电过程的约束进化方法，得到电力系统继电保护二次回路故障组件分布式检测结果为:根据上述分析，采用中点电位平衡控制的方法，实现了故障信息特征参数分布式融合分析，从而进行故障特征检测［13］。

2.2故障监测优化模型

采用实时频谱检测方法实现对电力系统继电保护二次回路故障状态参数定位［14］和专家系统识别，实时频谱项e=y－Dα服从高斯分布，考虑到电压源逆变器二极管对K+εI的作用，采用齐次分解，得到K+εI=LLT，电力系统继电保护二次回路故障特征量估计的最大似然解为。

3仿真测试分析

为了验证本方法在实现电力系统继电保护二次回路故障状态实时监测中的应用性能，进行仿真实验与结果分析，设定电力系统继电保护二次回路的三相电压幅值为260kV，系统原负荷值为53kW，正负交变电流的迭代周期为25，电机空载电压为26Ω，故障样本数据采集的大小为1200个。根据上述参数设定，得到电力系统继电保护二次回路参数检测结果如图3所示。根据图3对电力系统继电保护二次回路参数检测结果，分析故障状态下的最大失配量，得到结果如图4所示。分析图4得知，通过对失配量结果进行分析，从而构建故障特征参数提取模型，实现对电力系统继电保护二次回路故障状态的有效监测。将本方法作为实验方法，将文献［2］方法和文献［3］方法作为对比方法，对其故障状态监测效率进行验证，得到故障状态监测效率对比结果如图5所示。分析图5得知，本方法能有效实现电力系统继电保护二次回路故障状态实时监测，监测效率较高，提高了故障诊断效率。

4结语

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检测和信息融合处理，在物理层中构建电力系统继电保护二次回路故障比特数据传输模型，采用多参量融合的故障诊断方法，得到电力系统继电保护二次回路的故障信息数据的回波检测统计特征量，采用中点电位平衡控制的方法，构建故障信息特征分布式融合模型，进行故障特征检测。研究得知，本方法进行电力系统继电保护二次回路故障状态监测的实时性较好，故障诊断的准确性和效率较高。

作者：周迎伟 高明亮 杨慢慢 王学山 单位：国网承德供电公司