摘要：許多變電站仍然采用網絡報文分析來進行繼電器的檢修，這種方式在多種因素的影響下，如環(huán)境條件、設備老化等，可能導致誤動檢測的靈敏度降低。為此，研究基于改進遞歸小波的智慧變電站繼電器誤動檢測方法。該方法首先對變電站繼電器動作信號進行預處理，消除噪聲的干擾；其次，采用改進遞歸小波變換技術提取信號中的相位信息，以提高檢測的準確性；最后，根據提取的相位信息實現繼電器誤動作行為的檢測。實驗結果表明，基于改進遞歸小波的智慧變電站繼電器誤動檢測方法具有更高的檢測靈敏度和更好的誤動檢測能力，對于確保智慧變電站的安全穩(wěn)定運行具有重要意義。

關鍵詞：改進遞歸小波 智慧變電站 變電站繼電器 繼電器誤動 繼電器誤動檢測

中圖分類號：TM407 文獻標識碼：A

Research on the Detection Method of Relay Misoperation in Smart Substations Based on Improved Recursive Wavelets

XIANG Jinping

State Grid Jingzhou Power Supply Company， Jinzhou， Hubei Province， 434000 China

Abstract： Many substations still use network message analysis to overhaul relays， which may lead to a decrease in the sensitivity of malfunction detection under the influence of various factors， such as environmental conditions and equipment aging. Therefore， the research is based on an improved recursive wavelet based intelligent substation relay misoperation detection method. Firstly， the action signal of the substation relay is preprocessed to eliminate the interference of noise. Then， the improved recursive wavelet transform technology is used to extract the phase information in the signal to improve the accuracy of detection. Finally， according to the extracted phase information， the detection of relay malfunction behavior is realized. The experimental results show that the relay misoperation detection method based on improved recursive wavelet has higher detection sensitivity and better misoperation detection ability， which is of great significance for ensuring the safe and stable operation of smart substation.

Key Words： Improved recursive wavelets， Smart substation， Substation relays， Relay misoperation， Relay misoperation detection

0引言

在變電站中，繼電器作為重要的保護和控制設備，其誤動作會導致電力事故，影響電網的安全運行。因此，研究高效準確的繼電器誤動檢測方法具有重要意義。傳統的繼電器誤動檢測方法多依賴人工巡檢和定期試驗，效率低下，難以發(fā)現潛在的誤動風險。為解決這些問題，顧瀟等人[1]提出基于短路電流的10 kV電網線路繼電保護誤動作識別方法。通過計算電網線路的短路電流，獲取繼電保護工況及特征。通過計算線路繼電保護誤動作的時變概率，實現對繼電保護誤動作行為的識別。但在實際運行中，電網線路的參數會受到多種因素的影響而發(fā)生變化，導致短路電流的計算結果出現偏差，影響誤動作識別的準確性。劉依心等人[2]則設計基于多元信息流的繼電保護裝置誤動作識別，通過集成故障波形管理、電力系統故障分析、繼電保護裝置動作管理以及數據存儲管理等多個模塊，實現對繼電保護裝置動作情況的實時預測和準確判斷。但在處理復雜故障時，會受到信息源之間的干擾和沖突，導致系統無法準確判斷故障類型和位置，從而降低檢測的靈敏度。為此，本文提出基于改進遞歸小波的智慧變電站繼電器誤動檢測方法。遞歸小波變換能在保持時間分辨率的同時，提高頻率分辨率，有效捕捉電力信號中的微弱故障特征，為電力系統的安全穩(wěn)定運行貢獻力量。

1變電站繼電器動作信號預處理

在智慧變電站中，繼電器動作信號的準確性和可靠性至關重要。為實現此目標，使用STM32系列的ARM單片機和高精度AD轉換模塊，以毫秒級精度采集繼電器動作信息[3]。接收信號后，采用滑動平均濾波方法去噪，通過對信號及其鄰近數據點的平均值計算來平滑信號，計算公式為2利用改進遞歸小波變換提取信號相位信息

在完成了繼電器動作信號的預處理之后，接下來需要利用先進的信號處理技術來提取信號中的關鍵信息[4]。這里，本文采用改進遞歸小波變換技術來提取信號的相位信息。改進遞歸小波變換在保持時間分辨率的同時，能夠進一步提高頻率分辨率，從而更準確地捕捉電力信號中的微弱故障特征。通過提取信號的相位信息，可以更加深入地了解繼電器的運行狀態(tài)，為后續(xù)的誤動作行為檢測提供有力支持。改進遞歸小波變換提取信號相位信息的計算公式為文采用了改進遞歸小波變換的方法。由于小波變換具有多分辨率分析的能力，不同頻率的小波基能夠提供不同尺度的信號分辨率。在小波分析中，低頻系數通常反映了信號的穩(wěn)定態(tài)勢和總體趨勢；高頻系數則揭示了信號的突變性和局部特性，這些信息對于檢測和分析信號的細節(jié)變化至關重要。其變換結果不僅包含了原信號的幅值信息，還包含了相位信息。因此通過處理變換結果中的系數頻譜可提取相位信息。

本文以工頻頻率為基礎，對信號按照特定的算法式（2）進行計算，從而提取出相位信息。這一過程不僅保留了原信號在頻域中的完整信息，還通過遞歸小波變換提高了相位信息提取的精度和效率。最終，通過這種方法，準確地檢測出原信號的頻率，為后續(xù)的信號分析和處理提供有力支持。

3繼電器誤動作行為檢測

在提取了繼電器動作信號的相位信息之后，進行繼電器誤動作行為的檢測。這一步驟是整個檢測系統的核心部分，它需要根據前面提取的信號信息來判斷繼電器是否發(fā)生了誤動作[5]。

首先，基于齊次馬爾科夫原理對智慧變電站繼電器誤動作時變概率進行計算，公式為式（3）中，表示時變概率，為狀態(tài)轉換系數，i和j分別表示繼電保護裝置的不同工作狀態(tài)。基于繼電保護誤動作的時變概率，這些概率數據呈現出周期性的特性。為了進一步提高檢測的準確性和全面性，不斷收集并整合工況信息流數據，對誤動作周期進行精細化的補償調整。當考慮到系統中i、j等參數處于隨機變化的狀態(tài)時，關注誤動作行為在運行時間T大于0的情況。為了對誤動作周期進行精細化的補償調整，引入補償項C（t）到誤動作概率模型中，公式為

補償項C（t）是基于歷史數據得出的，用于調整誤動作概率以更好地匹配實際觀測結果。綜上可知，檢測繼電器誤動作行為。公式如下。

這一檢測過程能夠及時發(fā)現并處理潛在的故障，確保變電站的安全穩(wěn)定運行。同時，也為電力系統的智能化和自動化提供了有力支持。

4實驗

4.1實驗準備

以某座智慧變電站為例，為驗證本文提出的繼電器誤動檢測方法的有效性，進行仿真實驗。繼電器內部接線仿真圖如圖1所示，對此繼電器模擬不同幅度的誤動信號，并記錄各種檢測方法下的檢測結果。

為驗證本文檢測方法的效果，選擇合適的硬件設備和軟件工具，實驗環(huán)境搭建如表1所示。

使用PSCAD/EMTDC建立智慧變電站的仿真模型，包括繼電器、饋線、負載等關鍵組件。根據實際情況，設定仿真模型的參數和運行條件。在仿真模型中設置誤動信號源，模擬不同幅度的誤動信號。

4.2 實驗結果與分析

以檢測靈敏度為實驗評估指標，檢測靈敏度指檢測到最小誤動信號的能力。通過逐漸減小誤動信號的幅度或強度，觀察是否能夠檢測到并作出反應。評估對誤動信號的檢測能力。記錄5組實驗的結果，用于比較本文提出的智慧變電站繼電器誤動檢測方法、顧瀟等人[1]基于短路電流的10 kV電網線路繼電保護誤動作識別研究方法以及劉依心等人[2]多元信息流下的繼電保護裝置誤動作識別系統設計方法在檢

在實驗1中，誤動信號幅度為10 mV時，3種方法均成功檢測到了誤動信號，表明在此信號強度下，3種方法均具有良好的檢測能力。隨著實驗的進行，誤動信號幅度逐漸減小，從實驗2開始，本文方法仍能成功檢測到誤動信號，而短路電流的10 kV電網線路繼電保護誤動作識別研究方法和多元信息流下的繼電保護裝置誤動作識別系統設計方法則開始出現漏檢情況。在實驗3、4和5中，誤動信號幅度分別減小至6 mV、4 mV和2 mV時，本文方法仍然能夠成功檢測到誤動信號，而短路電流的10kV電網線路繼電保護誤動作識別研究方法和]多元信息流下的繼電保護裝置誤動作識別系統設計方法均未能檢測到誤動信號，這表明本文方法在檢測靈敏度方面優(yōu)于短路電流的10 kV電網線路繼電保護誤動作識別研究方法和多元信息流下的繼電保護裝置誤動作識別系統設計方法。

本文提出方法在檢測靈敏度方面表現出色，能在較小的誤動信號幅度下檢測到誤動信號，而短路電流的10 kV電網線路繼電保護誤動作識別研究方法和多元信息流下的繼電保護裝置誤動作識別系統設計方法則在誤動信號幅度減小時出現漏檢情況。本文提出的方法在實際應用中展現出較好的效果，為智慧變電站的安全運行提供保障。

5結語

隨著智能電網建設，智慧變電站安全穩(wěn)定運行至關重要。本文提出的基于改進遞歸小波的智慧變電站繼電器誤動檢測方法，通過先進信號處理技術和算法優(yōu)化，顯著提高了檢測的準確性和實時性，有效保障變電站安全。該方法在提升靈敏度、降低誤報率方面表現卓越，能精確捕捉電氣信號中的微弱異常。然而，復雜電磁環(huán)境下抗干擾能力尚需增強，且需結合其他技術手段應對多樣信號。未來，將深入研究遞歸小波在電氣信號分析中的應用，探索更先進算法，進一步提升檢測性能，助力智慧變電站服務智能電網與能源互聯網發(fā)展。

參考文獻

[1]顧瀟，張慧.基于短路電流的10kV電網線路繼電保護誤動作識別研究[J].電工技術，2024（3）：127-129.

[2]劉依心，趙若琳.多元信息流下的繼電保護裝置誤動作識別系統設計[J].電子設計工程，2022，30（18）：151-155，160.

[3]馮玉輝，高超，楊中卿，等.一起變壓器有載分接開關油流繼電器誤動分析與改進措施[J].變壓器，2023，60（11）：59-63.

[4]安紹勇.變壓器氣體繼電器誤動作原因分析與改進建議[J].變壓器，2023，60（9）：72-75.

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