摘 要：為提高失配點校核的精確度，并規(guī)范配網(wǎng)運行，本文提出數(shù)字化智能配網(wǎng)繼電保護定值失配點自動校核技術(shù)。明確各保護區(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)繼電保護定值失配點；計算失配點凝聚度，考慮定值的可靠性和發(fā)生失配現(xiàn)象后可能對配網(wǎng)運行造成的影響，評估失配點風險及其發(fā)生轉(zhuǎn)移的風險；根據(jù)提取的故障特征和預(yù)設(shè)的保護參數(shù)，進行保護定值自動調(diào)整與校核。試驗結(jié)果表明，本文方法應(yīng)用效果較好，能夠?qū)^電保護定值失配點進行精準校核，校核結(jié)果與設(shè)定值偏差為0，定值失配點轉(zhuǎn)移風險曲線平穩(wěn)。

關(guān)鍵詞：自動校核；失配點；繼電保護；智能配網(wǎng)

中圖分類號：TM 771 " " 文獻標志碼：A

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

冉一丁等[1]利用定值校驗儀，將各種格式的定值單轉(zhuǎn)化為歸一化表格，進而自動提取和匹配定值項，對定值數(shù)據(jù)進行準確采集和校核。但是對于相對穩(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]擬采用深度學習方法學習二次系統(tǒng)圖紙，對終端配線、次級元件標記等要素進行精確提取與智能化校驗。但是對于圖像質(zhì)量不佳或圖像背景較復(fù)雜的情況，系統(tǒng)的識別準確率可能會受一定影響。同時，系統(tǒng)的學習成本較高，訓練過程中需要大量標注數(shù)據(jù)，如果二次回路設(shè)計規(guī)則或技術(shù)要求出現(xiàn)更新，那么系統(tǒng)可能需要重新進行訓練。為全面深化上述工作，本文將進行數(shù)字化智能配網(wǎng)繼電保護定值失配點自動校核技術(shù)的研究。

1 數(shù)字化智能配網(wǎng)繼電保護定值失配點選擇

為實現(xiàn)數(shù)字化智能配網(wǎng)繼電保護定值失配點自動校核，設(shè)計方法前，應(yīng)先選擇定值失配點。在此過程中，應(yīng)深入分析智能配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和運行特點，了解并掌握電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)、設(shè)備配置、負荷分布以及運行方式等[3]。并對信息進行綜合分析，明確各保護區(qū)域可能出現(xiàn)的故障類型和故障概率。

根據(jù)電網(wǎng)的實時運行狀態(tài)和負荷變化動態(tài)調(diào)整定值設(shè)置?？紤]智能配網(wǎng)具備實時數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控能力，因此可以利用采樣數(shù)據(jù)實時監(jiān)測電網(wǎng)的運行狀態(tài)，根據(jù)負荷變化預(yù)測未來的運行趨勢[4]。該過程如公式（1）所示。

（1）

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

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

（2）

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

基于現(xiàn)有信息，采用對保護定值進行動態(tài)調(diào)整的策略來提升電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行水平。該策略不僅應(yīng)用了先進的監(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)在運行過程中能夠?qū)崟r、精確地響應(yīng)各種變化，迅速、準確地切斷故障區(qū)域，有效避免故障擴大化。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，考慮不同保護設(shè)備（例如斷路器、繼電器等）間的配合關(guān)系，對電網(wǎng)的運行數(shù)據(jù)進行模擬，從一體化裝置中提取繼電保護相關(guān)信息和故障信息，確定可能的故障范圍，并在該范圍內(nèi)確定繼電保護定值失配點。

2 失配點凝聚度計算與轉(zhuǎn)移風險評估

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

（3）

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

在電網(wǎng)運行中，失配點的位置和設(shè)置可能會隨電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化而變化。當失配點發(fā)生轉(zhuǎn)移時，需要進行風險評估，以保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行。在評估過程中，需要考慮定值的可靠性和出現(xiàn)失配現(xiàn)象后可能對配網(wǎng)運行造成的影響[7]，并以此為依據(jù)，結(jié)合失配點的凝聚度G，計算失配點風險，如公式（4）所示。

R=P×I×G （4）

式中：R表示失配點風險；P表示出現(xiàn)失配現(xiàn)象后可能對配網(wǎng)運行造成的影響；I表示定值的風險系數(shù)。

在此基礎(chǔ)上，基于歷史數(shù)據(jù)、故障統(tǒng)計或其他相關(guān)信息，精確計算失配點從一個運行狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個狀態(tài)的概率。轉(zhuǎn)移概率是失配點在不同位置時潛在風險的量化指標，深入分析該數(shù)據(jù)，能夠更準確地掌握失配點在不同場景下的風險水平，并結(jié)合失配點風險計算結(jié)果R，保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行。失配點轉(zhuǎn)移風險計算過程如公式（5）所示。

（5）

式中：R'表示失配點轉(zhuǎn)移風險；C表示失配點從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個狀態(tài)的概率；i表示第i個失配點。

按照上述方式，完成失配點凝聚度計算與轉(zhuǎn)移風險評估。

3 保護定值自動調(diào)整與校核

3.1 保護定值自動調(diào)整

基于上述內(nèi)容對繼電保護定值失配點進行保護定值自動調(diào)整與校核。在該過程中，需要先計算繼電保護定值，此環(huán)節(jié)是實現(xiàn)定值自動調(diào)節(jié)的核心，即根據(jù)提取的故障特征和預(yù)設(shè)的保護參數(shù)，計算出保護裝置應(yīng)設(shè)置的定值。以電流保護為例，其定值通常由被保護設(shè)備的額定電流和過流倍數(shù)確定。結(jié)合失配點轉(zhuǎn)移風險計算結(jié)果R'，在被保護設(shè)備的額定電流、過流倍數(shù)已知的情況下，電流保護的定值如公式（6）所示。

（6）

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

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

3.2 保護定值校核

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

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

4 對比試驗

完成上述設(shè)計后，本文將對該方法的校核準確度進行校驗，選擇某數(shù)字化智能配電網(wǎng)作為研究試點，分析試點電網(wǎng)的接線方式，如圖1所示。

由圖1可知本文試點地區(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個關(guān)鍵的電源點，分別位于節(jié)點1的接入位置和節(jié)點6的輸出位置。電源點是系統(tǒng)的核心，為整個配網(wǎng)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。

在節(jié)點設(shè)置方面，系統(tǒng)布局了6個節(jié)點，節(jié)點不僅充當了電力傳輸?shù)年P(guān)鍵節(jié)點，還將電力分配到各個用電區(qū)域。這些節(jié)點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，為了保證配網(wǎng)系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定運行，本文共配置了15個保護裝置，分散在系統(tǒng)的各個關(guān)鍵位置，用于監(jiān)測電力傳輸過程中的異常情況，并在必要時迅速切斷故障部分，防止故障擴散。保護裝置的存在顯著提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性。

統(tǒng)計一年內(nèi)的校核結(jié)果，發(fā)現(xiàn)人工校核錯誤率超過20%，平均校核時間較長，超過4h，難以滿足快速響應(yīng)的要求。

為解決配網(wǎng)繼電保護定值失配點自動校核偏差的問題，試驗前，還需要分析繼電保護的參數(shù)，繼電保護技術(shù)參數(shù)見表1。

已知繼電保護除第2、5、7外均為定值失配點，引進文獻[1]提出的定值校核方法、文獻[2]提出的基于人工智能深度學習的校核方法，同時應(yīng)用本文方法進行失配點校核，并將校核結(jié)果與設(shè)定值偏差作為檢驗定值失配點自動校核技術(shù)應(yīng)用效果的關(guān)鍵指標。結(jié)果見表2。

由表2可知，3種方法均可以對繼電保護定值失配點進行自動校核，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[1]、文獻[2]方法均無法達到。由此可以證明，本文方法應(yīng)用效果良好，可以對繼電保護定值失配點進行精準校核。

利用公式（5）計算本文方法下15個數(shù)字化智能配網(wǎng)繼電保護定值失配點的轉(zhuǎn)移風險，將收集的數(shù)據(jù)代入公式（5）進行逐項計算。計算每個數(shù)字化智能配網(wǎng)對應(yīng)的繼電保護定值失配點轉(zhuǎn)移風險值，用該值比較不同配網(wǎng)間的風險水平，也可以將其作為后續(xù)優(yōu)化和改進的依據(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)繼電保護定值失配點轉(zhuǎn)移風險曲線比較平穩(wěn)，說明繼電保護設(shè)備狀態(tài)正常，沒有出現(xiàn)由定值設(shè)置不當導致的誤動或拒動情況。表明繼電保護設(shè)備在應(yīng)對各種故障和異常情況時，能夠保持穩(wěn)定的性能輸出，不會出現(xiàn)性能下降或失效情況。在數(shù)字化智能配網(wǎng)中，繼電保護設(shè)備間的配合關(guān)系復(fù)雜、緊密。風險曲線的平穩(wěn)性也說明各保護設(shè)備在故障識別、動作時序和故障隔離等方面配合良好，沒有因配合不當而導致風險增加，降低了故障擴大和電網(wǎng)崩潰的風險，提升了電網(wǎng)的整體安全性和運維效率。

5 結(jié)語

繼電保護是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的核心，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。為了及時識別和糾正失配點，保證電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行，本文以某數(shù)字化智能配網(wǎng)繼電保護為例，進行了定值失配點選擇、失配點凝聚度計算與轉(zhuǎn)移風險評估以及保護定值自動調(diào)整與校核，進而進行了定值失配點自動校核技術(shù)研究。本文方法旨在集成先進的計算機技術(shù)、信息通信技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，快速、準確地識別、校核繼電保護定值失配點，從而提高電網(wǎng)的運行水平、降低電網(wǎng)事故風險，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。

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