中圖分類號：TM58;TQ333 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1001-5922（2025）07-0147-05

Abstract：The conventional relay protection device inteligent substation mainly uses the dynamic analysis and judgment nodeoperation torealize theeror preventionprocess，ignoring the influence interphase side current on the error prevention result，resulting inalow tripconsistency the error prevention result.Ananti-error method for relay protection device inteligent substation was proposed based on evidence theory.Based on the three-phase current wiring mode the intelligent substation，the interphase side current was convertedand calculated，and the controllogicthe inteligentsubstation was analyzed bycombining the diffrential current andthecontrolcurrent， andthe evidence theory was introduced to fuse andanalyze the working state credibility therelay protection device，and the comprehensivecriterion hard pressure plateand st pressure plate analysis was combined to realize the error prevention processThe experimental results showed that the error prevention results obtained by the proposed method after application showed high trip consistency and high error prevention accuracy，which meets the practical application requirements relay protection devices in intellgent substations.

Key words：relay protection device；evidence theory;；relay protection error prevention;intelligent substation；substation equipment；error prevention methods

智能變電站在傳統(tǒng)變電站的基礎(chǔ)上，通過現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步提高了電力管理的精細(xì)化程度，發(fā)揮了更加優(yōu)質(zhì)的變換電壓、分配電能的功能。在智能變電站的運行過程中，繼電保護(hù)裝置是一個不可或缺的元件，承擔(dān)著監(jiān)測電力系統(tǒng)運行狀態(tài)，并針對不同的異常采取相應(yīng)措施的重要作用[1]。在這一過程中，為了避免繼電保護(hù)裝置誤判了智能變電站電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，采取了錯誤的應(yīng)對措施，防誤方法的研究受到了領(lǐng)域內(nèi)的廣泛重視。對此，很多研究人員提出了防誤方法。

如針對智能變電站的防誤方法進(jìn)行研究，獲取智能變電站的實時運維動態(tài)，并采用基線計算的方法，整合區(qū)間形式。構(gòu)建智能變電站設(shè)備之間的無線通信網(wǎng)絡(luò)，基于此獲取設(shè)備狀態(tài)的操作信息，并以數(shù)據(jù)的形式傳輸至遠(yuǎn)程控制終端中。在該終端內(nèi)分析智能變電站設(shè)備故障如橡膠電纜老化、塑料、陶瓷元件和絕絕緣材料損壞以及操作信息的異常狀態(tài)，基于該狀態(tài)判定誤操作節(jié)點，并于相應(yīng)的節(jié)點處實施閉鎖操作，實現(xiàn)防誤過程。實驗結(jié)果表明：該方法響應(yīng)時間較長[2]。針對變電站的電網(wǎng)設(shè)備防誤方法進(jìn)行研究，在變電站實際運行的環(huán)境下，構(gòu)建電網(wǎng)設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中獲取電網(wǎng)一次設(shè)備的關(guān)鍵節(jié)點，并基于關(guān)鍵節(jié)點之間的運行關(guān)系，分析電網(wǎng)設(shè)備防誤的邏輯鎖定規(guī)則。模擬變電站設(shè)備的充電、停電以及接地3種主要運行狀態(tài)，并分別構(gòu)建出3種運行狀態(tài)的拓?fù)淠Ｐ?。對該模型的最?yōu)深度進(jìn)行計算，并采用五步證明法獲取變電站設(shè)備的防誤信號，實現(xiàn)變電站的防誤過程。實驗結(jié)果表明：該方法邏輯復(fù)雜度較高[3]。針對輸變電設(shè)備中檢修工作票的防誤方法進(jìn)行研究，解析檢修工作票的運行邏輯，并采用分層技術(shù)劃分該邏輯。在分層邏輯的基礎(chǔ)上引入有限狀態(tài)機理論，構(gòu)建輸變電檢修工作票的分層有限狀態(tài)模型。利用該模型分析工作票數(shù)據(jù)，并基于該數(shù)據(jù)的安全狀態(tài)，判定防誤結(jié)果。調(diào)節(jié)工作票的狀態(tài)機流轉(zhuǎn)狀態(tài)，實現(xiàn)防誤目標(biāo)。實驗結(jié)果表明：該方法普適性較差[4]

基于此，本研究引入證據(jù)理論，提出了一種基于證據(jù)理論的智能變電站繼電保護(hù)裝置防誤方法。該方法基于智能變電站的控制邏輯，并結(jié)合證據(jù)理論，融合分析繼電保護(hù)裝置工作狀態(tài)的可信度，綜合實現(xiàn)硬壓板和軟壓板的防誤閉鎖操作。

1智能變電站繼電保護(hù)裝置防誤方法設(shè)計

1.1 解析智能變電站控制邏輯

基于繼電保護(hù)裝置在智能變電站中的操作邏輯，解析智能變電站的運行控制邏輯。智能變電站線路中的三相電流主要有2種接線方式，具體如圖1所示[5-7] 。

如圖1所示，智能變電站中的三相電流在線路中通常以11：00接線以及13：00接線的形式存在。在兩種接線方式中，分別分析電流的兩相間轉(zhuǎn)換方式，如式（1）和式（2）所示。

式中： I_ab 等均表示對應(yīng)相電流的相間側(cè)電流。

根據(jù)這一轉(zhuǎn)換方式，計算智能變電站線路中的差動電流和制動電流，并根據(jù)兩種電流的拐點解析智能變電站的控制邏輯。

差動電流的計算如式（3）所示[8]

式中： I_d 表示差動電流； i 表示智能變電站線路的負(fù)荷節(jié)點； n 表示該接線方式下，智能變電站負(fù)荷節(jié)點的數(shù)量。

如式（3）所示，本研究以11：00接線方式計算差動電流，若實際為其他接線方式，則需在公式中替換相間側(cè)電流。

制定電流的計算如式（4）所示[9]

式中： I_r 表示制定電流。

基于上述計算，解析智能變電站的控制邏輯如圖2所示。在圖2中， t 表示時間點。

如圖2所示，在智能變電站中，通過三相電流以及差動電流、制動電流結(jié)合，并將電流信號傳輸至繼電保護(hù)裝置實現(xiàn)控制過程。

通過上述步驟，完成智能變電站控制邏輯的解析過程。

1.2基于證據(jù)理論融合分析裝置工作狀態(tài)可信度

根據(jù)上述分析所得的智能變電站控制邏輯，本研究引入證據(jù)理論分析繼電保護(hù)裝置工作狀態(tài)在當(dāng)前時刻下的工作狀態(tài)。

以繼電保護(hù)裝置中的電流信號作為證據(jù)理論的命題，且每個電流信號證據(jù)之間為相互獨立的關(guān)系。針對這一特性，本研究將獨立的電流信號證據(jù)融合成為統(tǒng)一的合成證據(jù)，如式（5）所示。

式中： m 表示基本概率分配函數(shù)； A 表示電流信號命題； m（A） 表示相應(yīng)命題的支持度 ;j 表示電流信號；N 表示單位時間內(nèi)的電流信號量； A_j 表示單電流信號的命題； m_i 表示相應(yīng)負(fù)荷節(jié)點的分配函數(shù)。

為合成后的電流信號證據(jù)添加證據(jù)權(quán)重，并計算添加權(quán)重后，兩個時間點的合成證據(jù)之間的相似度，如式（6）所示[10-12] 。

式中： m_t1（A） 和 m_t2（A） 分別表示2個時間點的合成電流信號證據(jù)； s 表示2個證據(jù)之間的相似度； λ 表示證據(jù)權(quán)重； ω 表示優(yōu)先置信系數(shù)； k 表示2個證據(jù)之間的沖突程度。

根據(jù)計算所得的證據(jù)相似度，分析繼電保護(hù)裝置在2個時間點之間所表現(xiàn)出的工作狀態(tài)的可信度，如式（7）所示[13] 。

式中： ε 表示繼電保護(hù)裝置工作狀態(tài)的可信度； e 表示自然常數(shù)； Φ_t 表示繼電保護(hù)裝置運行時間段； S_jt^° 表示相應(yīng)時間段的電流信號證據(jù)相似度。

通過上述步驟，完成基于證據(jù)理論對繼電保護(hù)裝置工作狀態(tài)可信度的融合分析過程，

1.3繼電保護(hù)裝置壓板防誤

本研究基于出口壓板實現(xiàn)硬壓板環(huán)節(jié)的防誤。

出口壓板的防誤邏輯如圖3所示[14]

如圖3所示，在硬壓板的出口壓板防誤過程中，通過多個繼電器實現(xiàn)防誤操作。基于上述步驟分析的電流信號證據(jù)可信度，分析繼電保護(hù)裝置的防誤補救節(jié)點，如式（8）所示。

式中： R_e 表示硬壓板防誤補救節(jié)點； I_s 表示交流量；U_r 表示繼電保護(hù)裝置電壓； α 表示繼電保護(hù)裝置硬壓板的最大靈敏角。

在此基礎(chǔ)上，協(xié)同繼電保護(hù)裝置的軟壓板共同實現(xiàn)防誤過程[15-17]。軟壓板中的防誤補救節(jié)點的計算如式（9）所示。

式中： R_a 表示軟壓板防誤補救節(jié)點； U_d 表示負(fù)序電壓定值。

綜合硬壓板和軟壓板的防誤補救節(jié)點，得出繼電保護(hù)裝置的防誤閉鎖動作判據(jù)[18-20]，如式（10）所示。

式中： γ 表示防誤閉鎖動作判據(jù) ??μ 表示閉鎖元件的啟動系數(shù)； I_0max 表示零序電流在保護(hù)整定過程中的最大值。

通過上述步驟，完成智能變電站繼電保護(hù)裝置的防誤過程。

2 實驗部分

2.1 實驗準(zhǔn)備

本次實驗采用智能變電站中普遍適用的ZCJB-702繼電保護(hù)裝置，所選用的繼電保護(hù)裝置利用硅整流器作為電源，對繼電保護(hù)的回路供電。該裝置的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

將如表1所示參數(shù)的繼電保護(hù)裝置接入到本次實驗的智能變電站模擬環(huán)境中。本次實驗?zāi)M的智能變電站環(huán)境架構(gòu)如圖4所示。

在如圖4所示的環(huán)境中開展本次實驗。通過調(diào)節(jié)該環(huán)境的各項設(shè)備運行參數(shù)以及線路運行狀態(tài)參數(shù)，為繼電保護(hù)裝置設(shè)置不同的運行環(huán)境，測試其在不同工況下的防誤性能。

完成上述準(zhǔn)備后，開展本次智能變電站繼電保護(hù)裝置防誤實驗。

2.2智能變電站繼電保護(hù)裝置防誤

在智能變電站的模擬環(huán)境中，設(shè)置一組電力設(shè)備運行參數(shù)，并在該環(huán)境下運行選用的繼電保護(hù)裝置?；谥悄茏冸娬驹O(shè)備的電流值監(jiān)測繼電保護(hù)裝置的運行過程，并應(yīng)用本研究所提方法測試?yán)^電保護(hù)裝置在該參數(shù)的工作下的防誤性能。經(jīng)過實驗，得到本研究所提方法的繼電保護(hù)裝置防誤實驗結(jié)果如圖5所示。

由圖5可知，在應(yīng)用本研究所提方法下，繼電保護(hù)裝置在運行到 32.6ms 的實驗時間點出現(xiàn)了誤判操作，智能變電站設(shè)備中的運行電流出現(xiàn)了較大幅度的跌落。在本研究所提方法的應(yīng)用下，繼電保護(hù)裝置僅用 0.5ms 即實現(xiàn)了防誤功能，將智能變電站設(shè)備的電流值回升到初始的平穩(wěn)狀態(tài)，保障了智能變電站中的設(shè)備處于正常運行狀態(tài)。

從這一實驗結(jié)果可以初步判斷，本研究所提方法能夠有效實現(xiàn)智能變電站中繼電保護(hù)裝置的防誤，具備實踐應(yīng)用可行性。

2.3 結(jié)果評價指標(biāo)

為了更加直觀地體現(xiàn)出本次智能變電站繼電保護(hù)裝置防誤實驗結(jié)果的有效性，設(shè)置定量指標(biāo)評價實驗結(jié)果?；谥悄茏冸娬具\行狀態(tài)管理的實際需求，將本次實驗的定量評價指標(biāo)設(shè)定為繼電保護(hù)裝置的跳閘一致度，其計算方法如式（11）所示。

式中： 表示跳閘一致度數(shù)值； 表示實驗輪次； n_o 表示單實驗輪次中，繼電保護(hù)裝置的跳閘次數(shù)； 表示實驗時間； t₁ 和 t₂ 分別表示同一實驗輪次中，繼電保護(hù)裝置的實際跳閘時間點和理論跳閘時間點。

基于式（11）的計算，分析不同方法的防誤實驗結(jié)果的有效性。這一結(jié)果評價指標(biāo)通過測定繼電保護(hù)裝置的跳閘次數(shù)與時間，判定不同方法的防誤結(jié)果有效性。計算所得的結(jié)果數(shù)值越高，則表明相應(yīng)方法的防誤性能越優(yōu)質(zhì)，在實際生活中的應(yīng)用有效性越高。

2.4 結(jié)果分析與討論

為了保證本次實驗結(jié)果的有效性，采用對比分析的方法對本次實驗結(jié)果進(jìn)行評價。分別采用文獻(xiàn)[2]、文獻(xiàn)[3]以及文獻(xiàn)[4]所提出的防誤方法作為本次實驗的對照組?；谠O(shè)定的結(jié)果評價指標(biāo)，分析并討論不同防誤方法的應(yīng)用性能。

在本次對比實驗中，共為智能變電站設(shè)備設(shè)置250組運行狀態(tài)參數(shù)，應(yīng)用幾種防誤方法測試在不同運行狀態(tài)參數(shù)下的防誤結(jié)果。經(jīng)過實驗，得到不同方法的防誤實驗結(jié)果如圖6所示。

由圖6可知，在對比實驗中，不同的防誤方法表現(xiàn)出的繼電保護(hù)裝置一致度有著較大的差距。文獻(xiàn)[2]和文獻(xiàn)[3]所提方法在不同的參數(shù)組下，表現(xiàn)出多次起伏波動的結(jié)果，但波動區(qū)間較小。文獻(xiàn)［4]所提方法表現(xiàn)出的跳閘一致度結(jié)果波動區(qū)間較大，而本研究所提方法表現(xiàn)出的跳閘一致度結(jié)果波動區(qū)間最小。在多組參數(shù)的實驗結(jié)果中，本研究所提方法得出的跳閘一致度結(jié)果均值為0.958，而其他3種方法得出的跳閘一致度結(jié)果均值分別為0.864、0.788和0.803。本研究所提方法能夠較大幅度地提高智能變電站繼電保護(hù)裝置的防誤性能。

從這一實驗結(jié)果可知，本研究所提方法能夠較為優(yōu)質(zhì)地實現(xiàn)智能變電站繼電保護(hù)裝置的防誤操作，具備較高的實踐應(yīng)用價值。

3結(jié)語

在智能變電站的運行過程中，繼電保護(hù)裝置的正確運行對于智能變電站的穩(wěn)定性十分關(guān)鍵。對此，本研究提出了一種基于證據(jù)理論的智能變電站繼電保護(hù)裝置防誤方法。經(jīng)過實驗可知，所提方法應(yīng)用后得出的防誤結(jié)果，表現(xiàn)出的跳閘一致度較高，展現(xiàn)出了較優(yōu)的防誤性能。這一防誤方法在智能變電站繼電保護(hù)裝置的運行過程中的應(yīng)用，不僅能夠提高繼電保護(hù)裝置對智能變電站設(shè)備運行狀態(tài)判定的準(zhǔn)確度，保障智能變電站設(shè)備的穩(wěn)定運行，還能夠通過低概率的誤動作性能，防止智能變電站設(shè)備由于誤動作次數(shù)過多而導(dǎo)致的損壞。通過本研究所提出的防誤方法的推廣應(yīng)用，能夠在智能變電站設(shè)備的運維工作中，進(jìn)一步減少工作人員的工作壓力，提高變電站的整體運維效率。由此可見，本文研究內(nèi)容在智能變電站繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用環(huán)節(jié)中，具備較廣闊的推廣應(yīng)用前景。

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