CN112103911A - 一种用于继电保护***的隐藏故障判别方法及装置 - Google Patents

一种用于继电保护***的隐藏故障判别方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112103911A
CN112103911A CN202011301825.9A CN202011301825A CN112103911A CN 112103911 A CN112103911 A CN 112103911A CN 202011301825 A CN202011301825 A CN 202011301825A CN 112103911 A CN112103911 A CN 112103911A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature difference
protection system
current difference
difference
relay protection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011301825.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112103911B (zh
Inventor
桂小智
王冠南
谢国强
潘本仁
熊华强
周仕豪
万勇
钟逸铭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangxi Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangxi Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, Electric Power Research Institute of State Grid Jiangxi Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN202011301825.9A priority Critical patent/CN112103911B/zh
Publication of CN112103911A publication Critical patent/CN112103911A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112103911B publication Critical patent/CN112103911B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/28—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus
    • H02H3/30—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus using pilot wires or other signalling channel
    • H02H3/305—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus using pilot wires or other signalling channel involving current comparison
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0092—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the data processing means, e.g. expert systems, neural networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Protection Of Transformers (AREA)

Abstract

本发明公开一种用于继电保护***的隐藏故障判别方法及装置，方法包括：基于至少一个互感器的关键环节的温度差对***的继电保护电流差影响的权重，对关键环节的温度差进行加权和，以得到某一线路的广义温度差；建立各个线路的广义温度差和继电保护***的电流差的关系模型；判断经由关系模型输出的电流差是否大于预设的阈值边界和超出阈值边界的点的数量是否大于预设的阈值；若电流差大于预设的阈值边界和超出阈值边界的点的数量大于预设的阈值，输出存在隐藏故障的告警信息。建立广义温度差与电流差的对应关系，便于对目前普遍存在的线路纵联电流差动保护***进行隐藏故障查找。

Description

一种用于继电保护***的隐藏故障判别方法及装置
技术领域
本发明属于电力***继电保护技术领域，尤其涉及一种用于继电保护***的隐藏故障判别方法及装置。
背景技术
继电保护是电力***安全运行的重要保障，要求能够在一次***处于任何状态时都能够具有很好的适应性，在一次***故障或异常时能够按预定的保护范围快速、可靠地切除故障或发出信号。继电保护装置是继电保护***中的一个组成部分。继电保护***要正确地发挥作用，必须保证各环节都处于正常工作状态。然而到目前为止，继电保护***并不能做到完全可靠的正确动作。
继电保护隐藏故障是潜伏在保护***中的缺陷，会在一定条件触发下导致继电保护装置误动或者拒动，其直接后果是被保护元件错误断开或导致故障元件长时间不能从***中隔离，从而使故障停电区域扩大。继电保护隐藏故障具有威胁性大、隐蔽性高等特点，即在日常运行中虽不易发现，但却会带来不可估量的损失。
目前在线路主保护上多为线路纵联电流差动保护，同一条线路互感器电流差在继电保护***正常工作时可以趋近于零，其温度影响也可有一定程度的相互抵消，但若***存在某些隐藏故障，则会在电流差变化上反映出来。
发明内容
本发明实施例提供一种用于继电保护***的隐藏故障判别方法及装置，用于至少解决上述技术问题之一。
第一方面，本发明实施例提供一种用于继电保护***的隐藏故障判别方法，包括：基于至少一个互感器的关键环节的温度差对***的所述继电保护电流差影响的权重，对所述关键环节的温度差进行加权和，以得到某一线路的广义温度差；分析所述广义温度差对应的所述继电保护***的电流差数据，得到所述广义温度差对应所述电流差的曲线，其中，所述继电保护***的电流差数据为出厂电流差数据和/或实际运行历史电流差数据；对所述广义温度差对应所述电流差的曲线进行数据拟合，以得出各个线路的所述广义温度差和所述继电保护***的电流差的关系模型；判断经由所述关系模型输出的电流差是否大于预设的阈值边界和超出所述阈值边界的点的数量是否大于预设的阈值，其中，所述阈值边界为正常工作状态下，电流差受广义温度差影响的上下边界曲线；若所述电流差大于预设的阈值边界和超出所述阈值边界的点的数量大于预设的阈值，输出所述继电保护***存在隐藏故障的告警信息。
第二方面，本发明实施例提供一种用于继电保护***的隐藏故障判别装置，包括：计算模块，配置为基于至少一个互感器的关键环节的温度差对所述继电保护***的电流差影响的权重，对所述关键环节的温度差进行加权和，以得到某一线路的广义温度差；分析模块，配置为分析所述广义温度差对应的所述继电保护***的电流差数据，得到所述广义温度差对应所述电流差的曲线，其中，所述继电保护***的电流差数据为出厂电流差数据和/或实际运行历史电流差数据；建立模块，配置为对所述广义温度差对应所述电流差的曲线进行数据拟合，以得出各个线路的所述广义温度差和所述继电保护***的电流差的关系模型；判断模块，配置为判断经由所述关系模型输出的电流差是否大于预设的阈值边界和超出所述阈值边界的点的数量是否大于预设的阈值，其中，所述阈值边界为正常工作状态下，电流差受广义温度差影响的上下边界曲线；输出模块，配置为若所述电流差大于预设的阈值边界和超出所述阈值边界的点的数量大于预设的阈值，输出所述继电保护***存在隐藏故障的告警信息。
第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的用于继电保护***的隐藏故障判别方法的步骤。
第四方面，本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非易失性计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行本发明任一实施例的用于继电保护***的隐藏故障判别方法的步骤。
本申请的方法及装置，具有以下有益效果：
1、建立广义温度差与电流差的对应关系，理清广义温度差对线路纵联电流差动保护电流误差的影响，便于对目前普遍存在的线路纵联电流差动保护***进行隐藏故障查找。
2、可以对智能变电站继电保护***状态评估研究提供可借鉴的评判指标。
3、能够在找出温度对误差的影响规律后可以对其进行相应补偿，或对电流差门槛值进行更加精确的整定，以降低继电保护装置的误动率，提高其可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种用于继电保护***的隐藏故障判别方法的流程图；
图2为本发明一实施例提供的又一种用于继电保护***的隐藏故障判别方法的流程图；
图3为本发明一实施例提供的再一种用于继电保护***的隐藏故障判别方法的流程图；
图4为本发明一实施例提供的一个具体实施例的结构图；
图5为本发明一实施例提供的一具体实施例的原理图；
图6为本发明一实施例提供的一具体实施例的流程图；
图7为本发明一实施例提供的一种用于继电保护***的隐藏故障判别装置的框图；
图8是本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，其示出了本申请的用于继电保护***的隐藏故障判别方法一实施例的流程图，本实施例的用于继电保护***的隐藏故障判别可以适用于数据处理的终端。
如图1所示，在S101中，基于至少一个互感器的关键环节的温度差对***的电流差影响的权重，对关键环节的温度差进行加权和，以得到某一线路的广义温度差；
在S102中，建立各个线路的广义温度差和继电保护***的电流差的关系模型；
在S103中，判断经由关系模型输出的电流差是否大于预设的阈值边界和超出阈值边界的点的数量是否大于预设的阈值，其中，阈值边界为正常工作状态下，电流差受广义温度差影响的上下边界曲线；
在S104中，若电流差大于预设的阈值边界和超出阈值边界的点的数量大于预设的阈值，输出继电保护***存在隐藏故障的告警信息。
在本实施例中，对于S101，隐藏故障判别装置基于至少一个互感器的关键环节的温度差对继电保护***的电流差影响的权重，对关键环节的温度差进行加权和，以得到某一线路的广义温度差。之后，对于S102，隐藏故障判别装置建立各个线路的广义温度差和继电保护***的电流差的关系模型。再之后，对于S103，隐藏故障判别装置判断经由关系模型输出的电流差是否大于预设的阈值边界和超出阈值边界的点的数量是否大于预设的阈值，其中，阈值边界为正常工作状态下，电流差受广义温度差影响的上下边界曲线。然后，对于S104，若电流差大于预设的阈值边界和超出阈值边界的点的数量大于预设的阈值，隐藏故障判别装置输出继电保护***存在隐藏故障的告警信息。若电流差小于预设的阈值边界或超出阈值边界的点的数量小于预设的阈值，隐藏故障判别装置则不输出告警信息。
本实施例提供的方案采用确定关键环节的温度差对继电保护***的电流差的权重，计算得到某一线路的广义温度差，通过建立广义温度差与继电保护***的电流差的关系模型，使得在将各个线路的广义温度差输入关系模型中后，能够得到变化的电流差，通过判断经由关系模型输出的电流差是否大于预设的阈值边界和超出阈值边界的点的数量是否大于预设的阈值，实现了直观的体现广义温度差对线路纵联电流差动保护电流误差的影响，便于对目前普遍存在的线路纵联电流差动保护***进行隐藏故障查找。
在一些可选的实施例中，权重通过层次分析法计算得到。
在一些可选的实施例中，采用热敏电阻传感器采集至少一个互感器的各个环节温度。
请参阅图2，其示出了本申请一实施例提供的又一种用于继电保护***的隐藏故障判别方法的流程图。该流程图主要是对S102“建立各个线路的广义温度差和继电保护***的电流差的关系模型”的情况的进一步限定的步骤的流程图。
如图2所示，在S201中，基于数据聚类算法分析广义温度差对应的继电保护***的电流差数据，得到广义温度差对应电流差的曲线，其中，继电保护***的电流差数据为出厂电流差数据和/或实际运行历史电流差数据；
在S202中，对广义温度差对应电流差的曲线进行数据拟合，以得出关系模型的表达式：
Figure 627686DEST_PATH_IMAGE001
，其中，
Figure 480234DEST_PATH_IMAGE002
为广义温度差，
Figure 706816DEST_PATH_IMAGE003
为电流差。
在本实施例中，对于S201，隐藏故障判别装置基于数据聚类算法分析广义温度差对应的继电保护***的电流差数据，得到广义温度差对应电流差的曲线，其中，继电保护***的电流差数据为出厂电流差数据和/或实际运行历史电流差数据。之后，对于S202，对广义温度差对应电流差的曲线进行数据拟合，以得出关系模型的表达式：
Figure 495912DEST_PATH_IMAGE004
，其中，
Figure 567773DEST_PATH_IMAGE002
为广义温度差，
Figure 7981DEST_PATH_IMAGE003
为电流差。
本实施例的方法考虑不同互感器各个关键环节温度的变化对线路纵联电流差动保护的电流差的影响，对其出厂数据以及历年实际运行数据进行数据聚类拟合等处理，引入各主要影响环节的温度差加权和作为广义温度差，建立各线路纵联电流差动保护***广义温度差和继电保护装置所采集的纵联差动电流的关系模型，进而通过同线路的不同差动保护***以及不同线路之间的差动保护***进行验证以及模型阈值修正，并应用于线路纵联电流差动保护***的隐藏故障判别。
请参阅图3，其示出了本申请一实施例提供的再一种用于继电保护***的隐藏故障判别方法的流程图。该流程图主要是对S101“基于至少一个互感器的关键环节的温度差对继电保护***的电流差影响的权重，对关键环节的温度差进行加权和，以得到某一线路的广义温度差”的情况的进一步限定的步骤的流程图。
如图3所示，在S301中，构造九级判断尺度；
在S302中，基于主观赋权法以及各个环节与电流差的相关系数，对某一互感器的各个环节温度差打分，得到
Figure 389153DEST_PATH_IMAGE005
准则层判断矩阵；
在S303中，对判断矩阵进行一致性检验，其中，一致性指标
Figure 649233DEST_PATH_IMAGE006
，式中，
Figure 524785DEST_PATH_IMAGE007
为n阶正互反矩阵（判断矩阵）的最大特征根，N为n阶一致阵的唯一非零特征根，一致性比率
Figure 570233DEST_PATH_IMAGE008
，式中，RI为随机一致性指标，CI为一致性指标；
在S304中，若判断矩阵一致性检验合格，基于特征值法计算权重，其中，特征值为N时对应的特征向量为
Figure 138617DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure 620414DEST_PATH_IMAGE010
为某个环节的温度差的评分值，对特征向量进行归一化处理以得到权重：
Figure 548925DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 698147DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 437432DEST_PATH_IMAGE013
……，
Figure 422837DEST_PATH_IMAGE014
；
在S305中，基于某一互感器的各个环节温度差以及各个环节温度差影响电流差的权重，计算广义温度差。
在本实施例中，对于S301，构造九级判断尺度，其中，九级判断尺度为非常重要为9分，很重要为7分，重要为5分，略微重要为3分，同样重要为1分，略微不重要为1/3分，不重要为1/5分，很不重要为1/7分，非常不重要为1/9分。之后，对于S302，基于主观赋权法以及各个环节与电流差的相关系数，对某一互感器的各个环节温度差打分，得到
Figure 640192DEST_PATH_IMAGE015
准则层判断矩阵
Figure 158767DEST_PATH_IMAGE016
。再之后，对于S303，隐藏故障判别装置对判断矩阵进行一致性检验，其中，一致性指标
Figure 68954DEST_PATH_IMAGE017
，式中，
Figure 790922DEST_PATH_IMAGE018
为n阶正互反矩阵（判断矩阵）的最大特征根，N为n阶一致阵的唯一非零特征根，一致性比率
Figure 297121DEST_PATH_IMAGE019
，式中，RI为随机一致性指标，CI为一致性指标。然后，对于S304，若判断矩阵一致性检验合格，基于特征值法计算权重，其中，特征值为N时对应的特征向量为
Figure 155356DEST_PATH_IMAGE020
，对特征向量进行归一化处理以得到权重：
Figure 236444DEST_PATH_IMAGE021
，
Figure 700836DEST_PATH_IMAGE022
，
Figure 259993DEST_PATH_IMAGE023
……，
Figure 238313DEST_PATH_IMAGE024
。再然后，对于S304，基于某一互感器的各个环节温度差以及各个环节温度差影响电流差的权重，计算广义温度差。
需要说明的是，上述方法步骤并不用于限制各步骤的执行顺序，实际上，某些步骤可能会同时执行或者以与步骤限定的相反的顺序执行，本申请在此没有限制。
下面对通过描述发明人在实现本发明的过程中遇到的一些问题和对最终确定的方案的一个具体实施例进行说明，以使本领域技术人员更好地理解本申请的方案。
发明人发现：选取线路纵联电流差动保护中各关键环节，研究其温度变化对电流差的影响。已有方法多是对电流互感器本身的误差进行分析，且大多基于数据驱动，但缺少其对线路纵联电流差动保护***电流差的考量，也缺少关于通过温度冗余对线路纵联电流差动保护***隐藏故障的方法，对于温度对差动保护电流的影响缺乏相关深入研究。
请参阅图4，图4最左侧为某一输电线路，其主保护采用差动保护，两端有电子式电流互感器，采集到的电流信息通过光纤传输到交换机，然后通过交换机将电流值汇总到继电保护装置，在正常情况下，两端电流相等，
Figure 975456DEST_PATH_IMAGE025
，若有温度或者其他隐藏故障影响则会导致两端电流有差异，从而导致
Figure 672017DEST_PATH_IMAGE026
，进而引起继电保护装置误动，式中，
Figure 34865DEST_PATH_IMAGE027
为线路纵联差动保护中，某条线路一端的电流，
Figure 116959DEST_PATH_IMAGE028
为线路纵联差动保护中，某条线路另一端的电流，I set为设定的电流差门槛值。
请参阅图5-图6，本申请的方案主要从以下几个方面入手进行设计和优化来解决现有技术中缺少温度和误差相关联的隐藏故障问题：
步骤一、分种类采集智能变电站继电保护***中不同互感器关键环节温度差信息，对于电磁式电流互感器，采集互感器线圈实际工作温度
Figure 539850DEST_PATH_IMAGE029
，电流变换器实际工作温度
Figure 474439DEST_PATH_IMAGE030
，滤波器实际工作温度
Figure 375399DEST_PATH_IMAGE031
，采样保持电路实际工作温度
Figure 62733DEST_PATH_IMAGE032
，A/D转换电路实际工作温度
Figure 905793DEST_PATH_IMAGE033
，并与其各自理想工作温度做差得到各自温度差
Figure 311366DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 16017DEST_PATH_IMAGE035
、
Figure 574168DEST_PATH_IMAGE036
、
Figure 338862DEST_PATH_IMAGE037
、
Figure 231732DEST_PATH_IMAGE038
。对于光学电子式电流互感器，采集外壳部分实际工作温度
Figure 989341DEST_PATH_IMAGE039
，采集传感敏感环光纤部分实际工作温度
Figure 385687DEST_PATH_IMAGE040
，采集光源部分实际工作温度
Figure 321282DEST_PATH_IMAGE042
，采集A/D转换电路实际工作温度
Figure 452180DEST_PATH_IMAGE043
，并与其各自理想工作温度做差得到各自温度差
Figure 233055DEST_PATH_IMAGE044
、
Figure 15066DEST_PATH_IMAGE045
、
Figure 364970DEST_PATH_IMAGE046
、
Figure 232432DEST_PATH_IMAGE047
。对于罗氏线圈电子式电流互感器，采集其罗氏线圈实际工作温度
Figure 82577DEST_PATH_IMAGE048
，积分放大电路实际工作温度
Figure 204247DEST_PATH_IMAGE049
，滤波电路实际工作温度
Figure 481645DEST_PATH_IMAGE050
，A/D转换电路实际工作温度
Figure 570824DEST_PATH_IMAGE051
，电光转换电路实际工作温度
Figure 208347DEST_PATH_IMAGE052
，并与其各自理想工作温度做差得到各自温度差
Figure 699372DEST_PATH_IMAGE053
、
Figure 147670DEST_PATH_IMAGE054
、
Figure 740457DEST_PATH_IMAGE055
、
Figure 666825DEST_PATH_IMAGE056
、
Figure 12355DEST_PATH_IMAGE057
。
步骤二、分别计算各环节温度差对电流差影响权重。各环节温度差影响电流差的权重分别为
Figure 146402DEST_PATH_IMAGE058
（根据互感器的种类不同而不同），基于层次分析法对各环节温度差影响电流差的权重进行确定，进而得到广义温度差
Figure 210173DEST_PATH_IMAGE059
。
步骤三、对纵联保护***电流差以及对应的广义温度差进行数据收集，包含出厂数据以及实际运行历史数据。运用数据聚类算法分析广义温度差对应的电流差数据，得到温度差对应误差电流曲线，通过数据拟合算法得出表达式
Figure 940232DEST_PATH_IMAGE060
。
步骤四、阈值整定。在上述步骤S101—S103中，对正常运行的线路温度差以及电流差收集后，阈值整定有两种思路，一是做出温度差和电流差的散点图包络线（边界线），若实际运行时电流差在正常运行电流差包络线以内表示继电保护***运行正常，若超出范围则表示存在异常情况。二是整定超出范围即异常次数，当未出现区内外故障时，电流差超过N次则表明存在隐藏故障。
步骤五、建立模型，并对各线路保护进行隐藏故障诊断。在S104步骤得到阈值整定后，得到判据，建立关联模型，通过部分线路对模型进行验证并且修正后，将其余线路相关参数带入关联模型，根据得出的预测范围与实际阈值的比较判断线路是否存在隐藏故障。
具体地，在步骤一中，采集温度可采用热敏电阻传感器，其测量精度高（可达到±0.1℃），测量范围广（可测量介于-90℃-130℃），体积较小，成本低，目前广泛应用于电子元器件中，可以在步骤S101中的不同互感器的不同电路中装设热敏电阻传感器，采集温度并得到各环节温度差数据
Figure 891001DEST_PATH_IMAGE061
。
具体地，在步骤二中，由于各个环节温度差对智能终端显示的互感器电流差的影响程度是不同的，为客观的影响进行判断，需要对各个环节温度差影响进行权重
Figure 946682DEST_PATH_IMAGE062
（根据互感器的种类不同而不同）确定。本发明采用层次分析法（AHP算法）对个因素影响进行权重确定。
以对于电磁式电流互感器为例，其温度影响环节即层次分析法的准则层包括采集互感器线圈实际工作温度
Figure 747017DEST_PATH_IMAGE063
，电流变换器实际工作温度
Figure 15187DEST_PATH_IMAGE064
，滤波器实际工作温度
Figure 335310DEST_PATH_IMAGE065
，采样保持电路实际工作温度
Figure 312624DEST_PATH_IMAGE066
，A/D转换电路实际工作温度
Figure 85408DEST_PATH_IMAGE067
，可以通过构造九级判断尺度对其进行打分，非常重要为9分，很重要为7分，重要为5分，略微重要为3分，同样重要为1分，略微不重要为1/3分，不重要为1/5分，很不重要为1/7分，非常不重要为1/9分。在专家主观赋权法以及求得各个环节与电流差的相关系数基础上对其打分，得到
Figure 422849DEST_PATH_IMAGE068
准则层判断矩阵A。
Figure 852605DEST_PATH_IMAGE069
接着进行一致性判断矩阵检验，并得到权重向量
Figure 984509DEST_PATH_IMAGE070
。
其中，在进行一致性检验时，按照公式计算一致性指标：
Figure 510168DEST_PATH_IMAGE071
其中，
Figure 870874DEST_PATH_IMAGE072
为n阶正互反矩阵（判断矩阵）的最大特征根，N为n阶一致阵的唯一非零特征根。
一致性比率为
Figure 165589DEST_PATH_IMAGE073
，式中，RI为随机一致性指标，CI为一致性指标。
其中，RI为随机一致性指标，其可以用蒙特卡洛模拟算出，构造大量随机样本矩阵，求出其
Figure 468394DEST_PATH_IMAGE074
其中，N为n阶一致阵的唯一非零特征根，
Figure 730617DEST_PATH_IMAGE075
为随机构造矩阵的最大特征根的平均值，是一个基于统计学上的值，与某一个具体矩阵无关，可理解为一个定值。
也可以按照N对应的平均随机一致性RI指标表确定RI值。
其对照表为：
Figure 144281DEST_PATH_IMAGE076
若一致性比率
Figure 293503DEST_PATH_IMAGE077
，则可认为判断矩阵的一致性可以接受，否则需要对其进行修正。通过一致性检验之后，即可确定权重。在本发明中采取最常用的特征值法求权重，求得特征值为N时对应的特征向量
Figure 783521DEST_PATH_IMAGE078
，对所求得的特征向量进行归一化处理即可得到票权重：
Figure 18193DEST_PATH_IMAGE079
，
进而得到广义温度差
Figure 969969DEST_PATH_IMAGE080
具体地，在步骤三中，对纵联保护***电流差以及对应的广义温度差进行数据收集，包含出厂数据以及实际运行历史数据。运用数据聚类算法分析广义温度差对应的电流差数据，得到温度差对应误差电流曲线，通过数据拟合算法得出表达式
Figure 488543DEST_PATH_IMAGE081
。
其中，对出厂温度测试数据、历史运行温度数据以及正常工作电流差数据进行处理，按照步骤二中方法求得广义温度差，做出其广义温度差与电流差散点关系图，选取
Figure 133151DEST_PATH_IMAGE082
步长，理论上来说，步长越小越精确，但无疑也会增加计算量，故需要根据其散点关系图选择合适的步长，本发明选择0.01℃为步长。之后对数据进行处理：从
Figure 589541DEST_PATH_IMAGE083
为0开始，对每一个步长下对应的电流差进行聚类，得到一个对应的聚类中心。由于聚类中心已经指定，故可选用最常用的K-Means聚类算法。
其中，聚类算法评价指标通常基于最小二乘法，对于单个簇类中心，可以用聚类误差S来衡量：
Figure 361319DEST_PATH_IMAGE084
其中，k为簇类中心坐标，
Figure 485132DEST_PATH_IMAGE085
为
Figure 566221DEST_PATH_IMAGE086
对应的电流差数据区域取值，可知S越小则对应的聚类效果越好，故可用K-Means算法找到各聚类中心，得到
Figure 759174DEST_PATH_IMAGE087
与
Figure 318331DEST_PATH_IMAGE088
的关系散点图。最后利用SPSS或者matlab中cftool拟合工具箱对其进行拟合，即可得到
Figure 296651DEST_PATH_IMAGE089
关系式。
具体地，在步骤四中，步骤三中得到了
Figure 299374DEST_PATH_IMAGE090
关系式，在对广义温度差影响的线路纵联电流差动保护隐藏故障判别时还需要对判断阈值进行整定。由于可能不同温度差对电流差的影响不同，阈值并非是简单的超出某个定值，故本发明中计算得到保护***正常运行的电流差温度差关系散点图包络线，将包络线所形成的区域称为正常运行温度影响变化带，超出部分即为异常。
其中，对散点图的包络线进行处理，若简单对散点图求极值并拟合，则得出的包络线并不光滑，带有“毛刺”，显然既不美观也不符合实际工作需要，故可以通过matlab编写算法实现对包络线的求取：需要考虑到凹凸点，为减少包络线与散点数据的过度紧密(穿过全散点)，并不过度包络(类似convhull)，首先对散点数据按行走方向排序，并判断点的凹凸，针对凹点，添加阈值，通过夹角判断，去除部分凹点，然后继续此种循环判断，直到所有凹点满足要求。之后对得到的包络线进行平滑处理，平滑处理时，采用matlab中的interp1插值函数，对得到的折线包络线进行球面线性差值处理，最终得到正常工作状态下，电流差受广义温度差影响的上下边界曲线，即为所求阈值边界。
接着可以对超出上述阈值边界点的数量进行整定。若超出某次数大于等于M，则需要发出告警，并以此作为线路纵联电流差动保护***是否存在隐藏故障的判据。
具体地，在步骤五中，在前述步骤的基础上，即可分别对应用不同类型互感器保护***建立关联模型，认为在统计期内设备并未故障，因此该关联模型是一种正常状态模型，可以选取部分线路保护对模型次数阈值M进行验证并修正，该模型可以对某一线路保护隐藏故障进行判别，具体为在正常工作状态时，输入某一时间尺度范围内温度差数据，观测其超出温度差阈值边界的点，定义其为异常点Un，当即大于设定阈值时，发出告警，由此对应用不同原理互感器的线路纵联电流差动保护隐藏故障进行判别。
本发明为在保护***正常运行前提下，考虑不同互感器各个关键环节温度的变化对线路纵联电流差动保护的电流差的影响，对其出厂数据以及历年实际运行数据进行数据聚类拟合等处理，引入各主要影响环节的温度差加权和作为广义温度差，建立各线路纵联电流差动保护***广义温度差和继电保护装置所采集的纵联差动电流的关系模型，进而通过同线路的不同差动保护***以及不同线路之间的差动保护***进行验证以及模型阈值修正，并应用于线路纵联电流差动保护***的隐藏故障判别。
请参考图7，其示出了本发明一实施例提供的用于继电保护***的隐藏故障判别装置的框图。
如图7所示，隐藏故障判别装置400，包括计算模块410、建立模块420、判断模块430以及输出模块440。
其中，计算模块410，配置为基于至少一个互感器的关键环节的温度差对继电保护***的电流差影响的权重，对关键环节的温度差进行加权和，以得到某一线路的广义温度差；建立模块420，配置为建立各个线路的广义温度差和继电保护***的电流差的关系模型；判断模块430，配置为判断经由关系模型输出的电流差是否大于预设的阈值边界和超出阈值边界的点的数量是否大于预设的阈值，其中，阈值边界为正常工作状态下，电流差受广义温度差影响的上下边界曲线；输出模块440，配置为若电流差大于预设的阈值边界和超出阈值边界的点的数量大于预设的阈值，输出继电保护***存在隐藏故障的告警信息。
应当理解，图7中记载的诸模块与参考图1、图2和图3中描述的方法中的各个步骤相对应。由此，上文针对方法描述的操作和特征以及相应的技术效果同样适用于图7中的诸模块，在此不再赘述。
在另一些实施例中，本发明实施例还提供了一种非易失性计算机存储介质，计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的用于继电保护***的隐藏故障判别方法；
作为一种实施方式，本发明的非易失性计算机存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为：
基于至少一个互感器的关键环节的温度差对继电保护***的电流差影响的权重，对关键环节的温度差进行加权和，以得到某一线路的广义温度差；
建立各个线路的广义温度差和继电保护***的电流差的关系模型；
判断经由关系模型输出的电流差是否大于预设的阈值边界和超出阈值边界的点的数量是否大于预设的阈值，其中，阈值边界为正常工作状态下，电流差受广义温度差影响的上下边界曲线；
若电流差大于预设的阈值边界和超出阈值边界的点的数量大于预设的阈值，输出继电保护***存在隐藏故障的告警信息。
非易失性计算机可读存储介质可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据用于继电保护***的隐藏故障判别装置的使用所创建的数据等。此外，非易失性计算机可读存储介质可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，非易失性计算机可读存储介质可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至用于继电保护***的隐藏故障判别装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
本发明实施例还提供一种计算机程序产品，计算机程序产品包括存储在非易失性计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行时，使计算机执行上述任一项用于继电保护***的隐藏故障判别方法。
图8是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图，如图8所示，该设备包括：一个或多个处理器510以及存储器520，图8中以一个处理器510为例。用于继电保护***的隐藏故障判别方法的设备还可以包括：输入装置530和输出装置540。处理器510、存储器520、输入装置530和输出装置540可以通过总线或者其他方式连接，图8中以通过总线连接为例。存储器520为上述的非易失性计算机可读存储介质。处理器510通过运行存储在存储器520中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例用于继电保护***的隐藏故障判别方法。输入装置530可接收输入的数字或字符信息，以及产生与用于继电保护***的隐藏故障判别装置的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置540可包括显示屏等显示设备。
上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。
作为一种实施方式，上述电子设备应用于用于继电保护***的隐藏故障判别装置中，用于客户端，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：
基于至少一个互感器的关键环节的温度差对继电保护***的电流差影响的权重，对关键环节的温度差进行加权和，以得到某一线路的广义温度差；
建立各个线路的广义温度差和继电保护***的电流差的关系模型；
判断经由关系模型输出的电流差是否大于预设的阈值边界和超出阈值边界的点的数量是否大于预设的阈值，其中，阈值边界为正常工作状态下，电流差受广义温度差影响的上下边界曲线；
若电流差大于预设的阈值边界和超出阈值边界的点的数量大于预设的阈值，输出继电保护***存在隐藏故障的告警信息。
本申请实施例的电子设备以多种形式存在，包括但不限于：
(1)移动通信设备：这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括:智能手机(例如iPhone)、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。
(2)超移动个人计算机设备：这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类终端包括：PDA、MID和UMPC设备等，例如iPad。
(3)便携式娱乐设备：这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括:音频、视频播放器(例如iPod)，掌上游戏机，电子书，以及智能玩具和便携式车载导航设备。
(4)服务器:提供计算服务的设备，服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、***总线等，服务器和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。
(5)其他具有数据交互功能的电子装置。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种用于继电保护***的隐藏故障判别方法，其特征在于，包括：
基于至少一个互感器的关键环节的温度差对所述继电保护***的电流差影响的权重，对所述关键环节的温度差进行加权和，以得到某一线路的广义温度差；
分析所述广义温度差对应的所述继电保护***的电流差数据，得到所述广义温度差对应所述电流差的曲线，其中，所述继电保护***的电流差数据为出厂电流差数据和/或实际运行历史电流差数据；
对所述广义温度差对应所述电流差的曲线进行数据拟合，以得出各个线路的所述广义温度差和所述继电保护***的电流差的关系模型；
判断经由所述关系模型输出的电流差是否大于预设的阈值边界和超出所述阈值边界的点的数量是否大于预设的阈值，其中，所述阈值边界为正常工作状态下，电流差受广义温度差影响的上下边界曲线；
若所述电流差大于预设的阈值边界和超出所述阈值边界的点的数量大于预设的阈值，输出所述继电保护***存在隐藏故障的告警信息。
2.根据权利要求1所述的一种用于继电保护***的隐藏故障判别方法，其特征在于，所述关系模型的表达式：
Figure 286511DEST_PATH_IMAGE001
，其中，
Figure 938072DEST_PATH_IMAGE002
为广义温度差，
Figure 514547DEST_PATH_IMAGE003
为电流差。
3.根据权利要求1所述的一种用于继电保护***的隐藏故障判别方法，其特征在于，所述权重通过层次分析法计算得到。
4.根据权利要求1所述的一种用于继电保护***的隐藏故障判别方法，其特征在于，所述基于至少一个互感器的关键环节的温度差对***的电流差影响的权重，对所述关键环节的温度差进行加权和，以得到某一线路的广义温度差包括：
构造九级判断尺度；
基于主观赋权法以及各个环节与电流差的相关系数，对某一互感器的各个环节温度差打分，得到
Figure 516613DEST_PATH_IMAGE005
准则层判断矩阵；
对所述判断矩阵进行一致性检验，其中，一致性指标
Figure 799827DEST_PATH_IMAGE006
，式中，
Figure 215765DEST_PATH_IMAGE007
为n阶正互反矩阵的最大特征根，N为n阶一致阵的唯一非零特征根，一致性比率
Figure 30268DEST_PATH_IMAGE008
，式中，RI为随机一致性指标，CI为一致性指标；
若所述判断矩阵一致性检验合格，基于特征值法计算权重，其中，特征值为N时对应的特征向量为
Figure 698010DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure 960364DEST_PATH_IMAGE010
为某个环节的温度差的评分值，对所述特征向量进行归一化处理以得到权重：
Figure 688149DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 786686DEST_PATH_IMAGE012
；
基于某一互感器的各个环节温度差以及所述各个环节温度差影响电流差的权重，计算广义温度差。
5.根据权利要求1所述的一种用于继电保护***的隐藏故障判别方法，其特征在于，采用热敏电阻传感器采集至少一个互感器的各个环节温度。
6.一种用于继电保护***的隐藏故障判别装置，其特征在于，包括：
计算模块，配置为基于至少一个互感器的关键环节的温度差对所述继电保护***的电流差影响的权重，对所述关键环节的温度差进行加权和，以得到某一线路的广义温度差；
分析模块，配置为分析所述广义温度差对应的所述继电保护***的电流差数据，得到所述广义温度差对应所述电流差的曲线，其中，所述继电保护***的电流差数据为出厂电流差数据和/或实际运行历史电流差数据；
建立模块，配置为对所述广义温度差对应所述电流差的曲线进行数据拟合，以得出各个线路的所述广义温度差和所述继电保护***的电流差的关系模型；
判断模块，配置为判断经由所述关系模型输出的电流差是否大于预设的阈值边界和超出所述阈值边界的点的数量是否大于预设的阈值，其中，所述阈值边界为正常工作状态下，电流差受广义温度差影响的上下边界曲线；
输出模块，配置为若所述电流差大于预设的阈值边界和超出所述阈值边界的点的数量大于预设的阈值，输出所述继电保护***存在隐藏故障的告警信息。
7.一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至4任一项所述方法的步骤。
8.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至4任一项所述方法的步骤。
CN202011301825.9A 2020-11-19 2020-11-19 一种用于继电保护***的隐藏故障判别方法及装置 Active CN112103911B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011301825.9A CN112103911B (zh) 2020-11-19 2020-11-19 一种用于继电保护***的隐藏故障判别方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011301825.9A CN112103911B (zh) 2020-11-19 2020-11-19 一种用于继电保护***的隐藏故障判别方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112103911A true CN112103911A (zh) 2020-12-18
CN112103911B CN112103911B (zh) 2021-04-09

Family

ID=73785253

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011301825.9A Active CN112103911B (zh) 2020-11-19 2020-11-19 一种用于继电保护***的隐藏故障判别方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112103911B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103716177A (zh) * 2013-11-18 2014-04-09 国家电网公司 安全风险评估方法和装置
CN104122502A (zh) * 2013-04-24 2014-10-29 中国科学院深圳先进技术研究院 储能设备健康状态的检测方法
CN107239896A (zh) * 2017-05-27 2017-10-10 华北电力大学 一种继电保护安全性评估方法
CN107292478A (zh) * 2016-04-13 2017-10-24 中国电力科学研究院 一种灾害对配电网影响态势的获取方法
CN107329018A (zh) * 2017-07-27 2017-11-07 国网安徽省电力公司合肥供电公司 一种变电站继电保护***测量环节隐性故障检测方法
CN108846591A (zh) * 2018-07-11 2018-11-20 国网重庆市电力公司万州供电分公司 一种变电站开关柜多运行状态智能监测***及评估方法
CN109713696A (zh) * 2018-11-09 2019-05-03 杭州电子科技大学 考虑用户行为的电动汽车光伏充电站优化调度方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104122502A (zh) * 2013-04-24 2014-10-29 中国科学院深圳先进技术研究院 储能设备健康状态的检测方法
CN103716177A (zh) * 2013-11-18 2014-04-09 国家电网公司 安全风险评估方法和装置
CN107292478A (zh) * 2016-04-13 2017-10-24 中国电力科学研究院 一种灾害对配电网影响态势的获取方法
CN107239896A (zh) * 2017-05-27 2017-10-10 华北电力大学 一种继电保护安全性评估方法
CN107329018A (zh) * 2017-07-27 2017-11-07 国网安徽省电力公司合肥供电公司 一种变电站继电保护***测量环节隐性故障检测方法
CN108846591A (zh) * 2018-07-11 2018-11-20 国网重庆市电力公司万州供电分公司 一种变电站开关柜多运行状态智能监测***及评估方法
CN109713696A (zh) * 2018-11-09 2019-05-03 杭州电子科技大学 考虑用户行为的电动汽车光伏充电站优化调度方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
管飞飞: "智能变电站继电保护隐藏故障诊断与***重构方法", 《化学工程与装备》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112103911B (zh) 2021-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8041597B2 (en) Self-calibrating outlier model and adaptive cascade model for fraud detection
CN105974273B (zh) 配电网故障定位***
CN107563601A (zh) 一种智能电能表运行状态评价方法
CN110223490B (zh) 一种基于预警等级判断岩质斜坡稳定性的方法
CN107966638A (zh) 校正误差的方法和装置、存储介质及处理器
KR101953558B1 (ko) 스마트 기기 결함 관리 장치 및 방법
CN112329895A (zh) 一种具有窃电嫌疑的用户的识别方法及装置
CN107370150A (zh) 基于同步相量量测的电力***状态估计不良数据处理方法
CN113837596A (zh) 一种故障确定方法、装置、电子设备及存储介质
CN113591393A (zh) 智能变电站的故障诊断方法、装置、设备和存储介质
CN114626769B (zh) 一种电容式电压互感器运维方法及***
CN110175745A (zh) 一种基于故障建模的电力通信网风险评估方法及***
CN109040084A (zh) 一种网络流量异常检测方法、装置、设备及存储介质
CN111523080A (zh) 一种电力***的pas***综合评估方法及相关装置
CN114528721A (zh) 一种电缆中间接头绝缘状态评估方法及***
CN117169804B (zh) 基于合电流矢量分析的电流互感器误差状态在线辨识方法
CN112103911B (zh) 一种用于继电保护***的隐藏故障判别方法及装置
CN102087311A (zh) 一种提高电力互感器测量精度的方法
CN115144807B (zh) 差分滤噪和载流分级的电流互感器在线评估方法、装置
CN116204843A (zh) 一种异常账户的检测方法、装置、电子设备及存储介质
CN113919239B (zh) 一种基于时空特征融合的内部威胁智能检测方法和***
CN115389881A (zh) 一种电缆中间接头的绝缘状态评估方法及装置
CN115267641A (zh) 同塔双回输电线路中电流互感器误差异常识别方法、***
CN113627730A (zh) 一种企业评估方法、装置、设备及计算机存储介质
CN112801287A (zh) 神经网络性能评估方法及装置、电子设备及存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant