摘 要：為提高失配點(diǎn)校核的精確度，并規(guī)范配網(wǎng)運(yùn)行，本文提出數(shù)字化智能配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)自動(dòng)校核技術(shù)。明確各保護(hù)區(qū)域可能出現(xiàn)的故障類型和故障概率，選擇數(shù)字化智能配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)；計(jì)算失配點(diǎn)凝聚度，考慮定值的可靠性和發(fā)生失配現(xiàn)象后可能對(duì)配網(wǎng)運(yùn)行造成的影響，評(píng)估失配點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)及其發(fā)生轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)；根據(jù)提取的故障特征和預(yù)設(shè)的保護(hù)參數(shù)，進(jìn)行保護(hù)定值自動(dòng)調(diào)整與校核。試驗(yàn)結(jié)果表明，本文方法應(yīng)用效果較好，能夠?qū)^電保護(hù)定值失配點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)校核，校核結(jié)果與設(shè)定值偏差為0，定值失配點(diǎn)轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)曲線平穩(wěn)。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)校核；失配點(diǎn)；繼電保護(hù)；智能配網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TM 771 " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

傳統(tǒng)的繼電保護(hù)定值校核方法多基于人工操作，存在效率低下、準(zhǔn)確性不足等問題。在電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大的復(fù)雜背景下，繼電保護(hù)定值失配問題愈發(fā)突出。而數(shù)字化、智能化技術(shù)的發(fā)展為繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)自動(dòng)校核提供了新的解決思路。

冉一丁等[1]利用定值校驗(yàn)儀，將各種格式的定值單轉(zhuǎn)化為歸一化表格，進(jìn)而自動(dòng)提取和匹配定值項(xiàng)，對(duì)定值數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確采集和校核。但是對(duì)于相對(duì)穩(wěn)定的定值單，使用該方法可能需要定制、開發(fā)相應(yīng)的定值提取軟件，增加了管理的復(fù)雜性。楊橋偉等[2]擬采用深度學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)二次系統(tǒng)圖紙，對(duì)終端配線、次級(jí)元件標(biāo)記等要素進(jìn)行精確提取與智能化校驗(yàn)。但是對(duì)于圖像質(zhì)量不佳或圖像背景較復(fù)雜的情況，系統(tǒng)的識(shí)別準(zhǔn)確率可能會(huì)受一定影響。同時(shí)，系統(tǒng)的學(xué)習(xí)成本較高，訓(xùn)練過程中需要大量標(biāo)注數(shù)據(jù)，如果二次回路設(shè)計(jì)規(guī)則或技術(shù)要求出現(xiàn)更新，那么系統(tǒng)可能需要重新進(jìn)行訓(xùn)練。為全面深化上述工作，本文將進(jìn)行數(shù)字化智能配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)自動(dòng)校核技術(shù)的研究。

1 數(shù)字化智能配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)選擇

為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化智能配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)自動(dòng)校核，設(shè)計(jì)方法前，應(yīng)先選擇定值失配點(diǎn)。在此過程中，應(yīng)深入分析智能配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)，了解并掌握電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、設(shè)備配置、負(fù)荷分布以及運(yùn)行方式等[3]。并對(duì)信息進(jìn)行綜合分析，明確各保護(hù)區(qū)域可能出現(xiàn)的故障類型和故障概率。

根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和負(fù)荷變化動(dòng)態(tài)調(diào)整定值設(shè)置?？紤]智能配網(wǎng)具備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控能力，因此可以利用采樣數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)負(fù)荷變化預(yù)測未來的運(yùn)行趨勢[4]。該過程如公式（1）所示。

（1）

式中：f表示電網(wǎng)運(yùn)行趨勢預(yù)測；a表示負(fù)荷變化最大范圍；b表示負(fù)荷變化最小范圍；A表示定值范圍。

根據(jù)未來運(yùn)行趨勢預(yù)測f，將λ視為數(shù)字化智能配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)的具體位置，如公式（2）所示。

（2）

式中：λ表示數(shù)字化智能配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)的具體位置；U表示數(shù)字化智能配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)的原始電壓；V表示數(shù)字化智能配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)的具體位置的電流。

基于現(xiàn)有信息，采用對(duì)保護(hù)定值進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整的策略來提升電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。該策略不僅應(yīng)用了先進(jìn)的監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析技術(shù)，還融合了智能化的決策支持系統(tǒng)，以保證電網(wǎng)在運(yùn)行過程中能夠?qū)崟r(shí)、精確地響應(yīng)各種變化，迅速、準(zhǔn)確地切斷故障區(qū)域，有效避免故障擴(kuò)大化。具體策略包括建立數(shù)據(jù)監(jiān)測與分析系統(tǒng)、持續(xù)監(jiān)測與優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，考慮不同保護(hù)設(shè)備（例如斷路器、繼電器等）間的配合關(guān)系，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，從一體化裝置中提取繼電保護(hù)相關(guān)信息和故障信息，確定可能的故障范圍，并在該范圍內(nèi)確定繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)。

2 失配點(diǎn)凝聚度計(jì)算與轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

明確繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)所在范圍后，對(duì)該范圍內(nèi)的失配點(diǎn)凝聚度進(jìn)行計(jì)算。該指標(biāo)旨在評(píng)估電網(wǎng)中失配點(diǎn)的重要性，反映了失配點(diǎn)在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的位置和與其他保護(hù)設(shè)備的關(guān)系[5]。凝聚度越高，說明該失配點(diǎn)在電網(wǎng)中的作用越重要，發(fā)生故障后，其對(duì)電網(wǎng)的影響也越大。在此過程中，確定電網(wǎng)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和負(fù)荷區(qū)域，分析這些節(jié)點(diǎn)、區(qū)域與失配點(diǎn)間的連接關(guān)系和保護(hù)配置，聯(lián)立公式（2），按照公式（3）計(jì)算出失配點(diǎn)的凝聚度[6]。

（3）

式中：G表示失配點(diǎn)的凝聚度；n表示失配點(diǎn)間的連接系數(shù)；l表示連接線路長度。

在電網(wǎng)運(yùn)行中，失配點(diǎn)的位置和設(shè)置可能會(huì)隨電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化而變化。當(dāng)失配點(diǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，需要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。在評(píng)估過程中，需要考慮定值的可靠性和出現(xiàn)失配現(xiàn)象后可能對(duì)配網(wǎng)運(yùn)行造成的影響[7]，并以此為依據(jù)，結(jié)合失配點(diǎn)的凝聚度G，計(jì)算失配點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)，如公式（4）所示。

R=P×I×G （4）

式中：R表示失配點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)；P表示出現(xiàn)失配現(xiàn)象后可能對(duì)配網(wǎng)運(yùn)行造成的影響；I表示定值的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

在此基礎(chǔ)上，基于歷史數(shù)據(jù)、故障統(tǒng)計(jì)或其他相關(guān)信息，精確計(jì)算失配點(diǎn)從一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)狀態(tài)的概率。轉(zhuǎn)移概率是失配點(diǎn)在不同位置時(shí)潛在風(fēng)險(xiǎn)的量化指標(biāo)，深入分析該數(shù)據(jù)，能夠更準(zhǔn)確地掌握失配點(diǎn)在不同場景下的風(fēng)險(xiǎn)水平，并結(jié)合失配點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果R，保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。失配點(diǎn)轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算過程如公式（5）所示。

（5）

式中：R'表示失配點(diǎn)轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)；C表示失配點(diǎn)從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)狀態(tài)的概率；i表示第i個(gè)失配點(diǎn)。

按照上述方式，完成失配點(diǎn)凝聚度計(jì)算與轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

3 保護(hù)定值自動(dòng)調(diào)整與校核

3.1 保護(hù)定值自動(dòng)調(diào)整

基于上述內(nèi)容對(duì)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)定值自動(dòng)調(diào)整與校核。在該過程中，需要先計(jì)算繼電保護(hù)定值，此環(huán)節(jié)是實(shí)現(xiàn)定值自動(dòng)調(diào)節(jié)的核心，即根據(jù)提取的故障特征和預(yù)設(shè)的保護(hù)參數(shù)，計(jì)算出保護(hù)裝置應(yīng)設(shè)置的定值。以電流保護(hù)為例，其定值通常由被保護(hù)設(shè)備的額定電流和過流倍數(shù)確定。結(jié)合失配點(diǎn)轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果R'，在被保護(hù)設(shè)備的額定電流、過流倍數(shù)已知的情況下，電流保護(hù)的定值如公式（6）所示。

（6）

式中：W表示電流保護(hù)的定值；w表示保護(hù)設(shè)備的額定電流；k表示過流倍數(shù)；δ表示負(fù)荷損失系數(shù)。

根據(jù)計(jì)算出的定值，自動(dòng)調(diào)整保護(hù)裝置的實(shí)際定值。如果計(jì)算出的定值與實(shí)際定值存在偏差，那么采用發(fā)送控制指令或修改配置文件等方式自動(dòng)調(diào)整保護(hù)定值。

3.2 保護(hù)定值校核

保護(hù)定值校核是保證自動(dòng)調(diào)整后保護(hù)定值的準(zhǔn)確性和可靠性的重要環(huán)節(jié)。校核前，需要準(zhǔn)備一系列關(guān)鍵數(shù)據(jù)，包括電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)、詳細(xì)的設(shè)備參數(shù)、歷史故障信息以及自動(dòng)調(diào)整后的保護(hù)定值等。為了驗(yàn)證保護(hù)定值的準(zhǔn)確性和可靠性，需要模擬了電力系統(tǒng)在不同故障條件下的運(yùn)行情況[8]。在故障模擬過程中，需要觀察保護(hù)裝置在故障發(fā)生過程中的動(dòng)作是否正確，動(dòng)作的時(shí)間、電流等參數(shù)是否與調(diào)整后的保護(hù)定值相符。如果保護(hù)裝置在模擬故障條件下能夠迅速、準(zhǔn)確地切斷故障電流，并且其動(dòng)作參數(shù)與定值相符，那么可以認(rèn)為保護(hù)定值校核通過，該保護(hù)定值在實(shí)際應(yīng)用中具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性。

如果在校核過程中發(fā)現(xiàn)保護(hù)定值存在問題或不符合要求，需要重新計(jì)算定值并調(diào)整保護(hù)參數(shù)。反復(fù)校核和調(diào)整能夠保證保護(hù)定值能夠準(zhǔn)確地反映電力系統(tǒng)的實(shí)際情況，為電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供有力的保障。

4 對(duì)比試驗(yàn)

完成上述設(shè)計(jì)后，本文將對(duì)該方法的校核準(zhǔn)確度進(jìn)行校驗(yàn)，選擇某數(shù)字化智能配電網(wǎng)作為研究試點(diǎn)，分析試點(diǎn)電網(wǎng)的接線方式，如圖1所示。

由圖1可知本文試點(diǎn)地區(qū)配網(wǎng)系統(tǒng)的整體布局與結(jié)構(gòu)。該配網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)精巧，充分考慮了能源供應(yīng)與分配的高效性，系統(tǒng)中包括2個(gè)關(guān)鍵的電源點(diǎn)，分別位于節(jié)點(diǎn)1的接入位置和節(jié)點(diǎn)6的輸出位置。電源點(diǎn)是系統(tǒng)的核心，為整個(gè)配網(wǎng)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。

在節(jié)點(diǎn)設(shè)置方面，系統(tǒng)布局了6個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)不僅充當(dāng)了電力傳輸?shù)年P(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，還將電力分配到各個(gè)用電區(qū)域。這些節(jié)點(diǎn)的合理分布能夠保證電力均衡分配，避免出現(xiàn)過載或欠載的情況。

同時(shí)，為了保證配網(wǎng)系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定運(yùn)行，本文共配置了15個(gè)保護(hù)裝置，分散在系統(tǒng)的各個(gè)關(guān)鍵位置，用于監(jiān)測電力傳輸過程中的異常情況，并在必要時(shí)迅速切斷故障部分，防止故障擴(kuò)散。保護(hù)裝置的存在顯著提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性。

統(tǒng)計(jì)一年內(nèi)的校核結(jié)果，發(fā)現(xiàn)人工校核錯(cuò)誤率超過20%，平均校核時(shí)間較長，超過4h，難以滿足快速響應(yīng)的要求。

為解決配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)自動(dòng)校核偏差的問題，試驗(yàn)前，還需要分析繼電保護(hù)的參數(shù)，繼電保護(hù)技術(shù)參數(shù)見表1。

已知繼電保護(hù)除第2、5、7外均為定值失配點(diǎn)，引進(jìn)文獻(xiàn)[1]提出的定值校核方法、文獻(xiàn)[2]提出的基于人工智能深度學(xué)習(xí)的校核方法，同時(shí)應(yīng)用本文方法進(jìn)行失配點(diǎn)校核，并將校核結(jié)果與設(shè)定值偏差作為檢驗(yàn)定值失配點(diǎn)自動(dòng)校核技術(shù)應(yīng)用效果的關(guān)鍵指標(biāo)。結(jié)果見表2。

由表2可知，3種方法均可以對(duì)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)校核，但是只有本文方法可以將校核結(jié)果與設(shè)定值偏差控制為0，文獻(xiàn)[1]、文獻(xiàn)[2]方法均無法達(dá)到。由此可以證明，本文方法應(yīng)用效果良好，可以對(duì)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)校核。

利用公式（5）計(jì)算本文方法下15個(gè)數(shù)字化智能配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)的轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)，將收集的數(shù)據(jù)代入公式（5）進(jìn)行逐項(xiàng)計(jì)算。計(jì)算每個(gè)數(shù)字化智能配網(wǎng)對(duì)應(yīng)的繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)值，用該值比較不同配網(wǎng)間的風(fēng)險(xiǎn)水平，也可以將其作為后續(xù)優(yōu)化和改進(jìn)的依據(jù)，所得結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，采用本文方法的數(shù)字化智能配網(wǎng)繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)曲線比較平穩(wěn)，說明繼電保護(hù)設(shè)備狀態(tài)正常，沒有出現(xiàn)由定值設(shè)置不當(dāng)導(dǎo)致的誤動(dòng)或拒動(dòng)情況。表明繼電保護(hù)設(shè)備在應(yīng)對(duì)各種故障和異常情況時(shí)，能夠保持穩(wěn)定的性能輸出，不會(huì)出現(xiàn)性能下降或失效情況。在數(shù)字化智能配網(wǎng)中，繼電保護(hù)設(shè)備間的配合關(guān)系復(fù)雜、緊密。風(fēng)險(xiǎn)曲線的平穩(wěn)性也說明各保護(hù)設(shè)備在故障識(shí)別、動(dòng)作時(shí)序和故障隔離等方面配合良好，沒有因配合不當(dāng)而導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)增加，降低了故障擴(kuò)大和電網(wǎng)崩潰的風(fēng)險(xiǎn)，提升了電網(wǎng)的整體安全性和運(yùn)維效率。

5 結(jié)語

繼電保護(hù)是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的核心，在預(yù)防電網(wǎng)故障和保障供電連續(xù)性方面具有關(guān)鍵作用。為了及時(shí)識(shí)別和糾正失配點(diǎn)，保證電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，本文以某數(shù)字化智能配網(wǎng)繼電保護(hù)為例，進(jìn)行了定值失配點(diǎn)選擇、失配點(diǎn)凝聚度計(jì)算與轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及保護(hù)定值自動(dòng)調(diào)整與校核，進(jìn)而進(jìn)行了定值失配點(diǎn)自動(dòng)校核技術(shù)研究。本文方法旨在集成先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息通信技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，快速、準(zhǔn)確地識(shí)別、校核繼電保護(hù)定值失配點(diǎn)，從而提高電網(wǎng)的運(yùn)行水平、降低電網(wǎng)事故風(fēng)險(xiǎn)，并為智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展提供有力的技術(shù)支持和保障。

參考文獻(xiàn)

[1]冉一丁，孫曉雷，李智誠，等.基于繼電保護(hù)裝置定值校驗(yàn)儀的定值校核研究[J].電氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2024（3）：32-35.

[2]楊橋偉，游昊，石恒初，等.基于人工智能圖像深度學(xué)習(xí)技術(shù)的二次回路智能校核系統(tǒng)研究[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2023，45（8）：56-58，62.

[3]王永貴，解凱，孫超，等.適應(yīng)新型配電網(wǎng)多變運(yùn)行方式的終端定值管理閉環(huán)方法與系統(tǒng)[J].電工技術(shù)，2023（18）：132-134，137.

[4]穆興華，崔佳鵬，關(guān)萬琳，等.基于D5000系統(tǒng)的勵(lì)磁變過流保護(hù)協(xié)調(diào)配置自動(dòng)評(píng)估方法研究[J].黑龍江電力，2024，46（1）：26-29.

[5]田健.基于密度聚類算法的電力企業(yè)營銷異常數(shù)據(jù)自動(dòng)校核[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2023（15）：142-144.

[6]吳梓陽，鄭炯光，李東陽，等.基于許繼路線的高壓直流控保程序智能校核軟件設(shè)計(jì)[J].機(jī)電信息，2023（6）：12-16.

[7]魏曉豐，張慧，黃猛，等.基于海上石油平臺(tái)電網(wǎng)的繼電保護(hù)在線校核系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].電氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2022（6）：49-53.

[9]譚勁，李道豫，邢方勃，等.基于VxWorks平臺(tái)的直流輸電控制系統(tǒng)定值校核應(yīng)用[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2022（5）：132-135，141.