摘要：为了改变智能变电站继电保护定期检修的模式，根据继电保护装置故障情况选取了监测信息，提出了继电保护监测信息的采集方案和分析方法。引入模糊数学理论，基于模糊综合评判思想建立继电保护状态评估模型；将状态参量信息用隶属函数表示，对继电保护装置的在线监测信息和历史记录信息开展量化评估，并综合得出继电保护的运行状态。实例证明，该评判方法是合理和有效的。状态评估的应用将以往变电站定期检修策略转换为状态检修策略，可有效地减少继电保护检修费用，提高变电站系统运行的可靠性。
关键词：继电保护；在线监测；状态评估；模糊综合评判；隶属函数
引言
新时代环境下，对于继电保护状态检修方面，业内人士对其做出了大量的研究工作，智能变电站继电保护检修模式是定期检修其装置和二次回路接线，但是这种定检方式受到了很大局限，它让系统的可靠性降低了，但是却将系统全寿命周期的成本增大了，让其与电网发展要求越来越不适应，所以，需要对继电保护状态检修进行工作的开展。
1选取监测信息以及继电保护在线监测的实现
如果要对继电保护中增加的监测信息有哪些加以确定，就需要分析其继电保护的故障情况。据有关数据统计发现，由于元器件和电源损坏以及含有纵联通道的外回路故障都能造成继电保护故障。元器件损坏大部分都是运行损耗和老化现象所导致的，老化的主要原因是受到自然和电气环境的影响，在自然环境中可能是因为高温而让其装置老化状况加速，进而使其出现故障；电气环境中可有可能是装置电源纹波有较大的变化，进而让元件和芯片受到损伤，老化程度加速。因此需要监控其装置重要器件的CPU温度，以及电源电压。电源插件出现故障的主要是因为其电解电容出现故障所引发的，电解电容的寿命通常确定依据都是“十度法则”，即每降低10℃的温度，就可以使其增大一倍的寿命。因为智能变电站中加以信息数字化的实现，让外部回路中如绝缘和接触不良的常见问题不存在了，将对外部回路检测向光纤回路检测转变，所以要加强监视过程层光口和纵联通道光模块。继电保护的在线检测包括保护装置、状态评估单元以及监测分析单元，其中监测分析单元就是对保护装置监测信息进行分析处理，还包括逻辑运算以及越限报警等。因为特性不同的检测量，让其对阙值的设置以及方法分析都会有错差异。状态评估单元就是利用站控层网络进行监测分析单元数据的接受，然后分析出监测原始数据和处理结果，并加以评估，最后将其评估结果发送到主站系统中。
2监测信息的选取
为确定继电保护增加哪些监测信息，需要对继电保护故障的情况进行分析。继电保护故障主要由元器件损坏、电源损坏和外回路故障（含纵联通道）引起。
2.1元器件损坏分析
元器件损坏多数是由于运行损耗及老化造成的。老化的主要因素分为自然环境和电气环境。自然环境方面，高温会加快装置的老化甚至引发故障；电气环境方面，装置电源纹波含量变化较大，会造成元件和芯片损伤，加速老化程度。因此需要对装置重要器件CPU的温度和电源电压进行监视。
2.2电源损坏分析
统计表明，电源插件故障大多是因其电解电容故障引起的。电解电容的寿命一般依据“十度法则”确定，即温度每降低10℃，寿命将增大一倍。因此需要对电源插件的工作温度进行监视。
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2.3外部回路故障分析
智能变电站实现了信息的数字化，外部回路常见的故障如绝缘问题、接触不良问题将不存在。对外部回路的监测将转变为对光纤回路的监测。因此，应对过程层光口及纵联通道光模块的光强进行监视。因此，保护装置监测信息包括：电源输出电压、电源工作温度、CPU工作温度、光模块光强。
3继电保护状态的模糊评估算法
为了让评估指标尽可能的真实、全面将继电保护运行状态进行反应，并对其状态评估可操作性进行考虑，除去检测信息外，还要将装置的历史信息增设在其中，从而构建出继电保护状态评价体系，其中状态参量有将光模块光强、CPU温度、电源温度及电压、定检、正常动作率以及异常警告。与继电保护装置中状态参量模型所选取的特征量相结合，将其保护状态分分别用七个评判项目代替，其因素集表示为U={U1，U2，U3，U4，U5，U6，U7}，同时也将继电保护装置运行状态分成四种情况，即良好、一般、注意和严重，其评语集应该表示为V={V1，V2，V3，V4}。在对状态参数进行选取后，就要结合其在指标间的重要性进行相应权重的赋予，就是在因素集U上在进行模糊子集A=[ai]的定义，这就是权重矩阵，其中ai是单因素Ui在总评上所起的权重，同时满足于： 对权重进行确定的方法有很多，例如专家评估法、加权平均法等，但是因为该种评估还在研究的起步阶段，导致大量获取具有明确评估结论的相关样本存在一定困难，因此可以采用专家评估法。设用第i个指标ui评估其继电保护，那么rij（j=1，2，3，4）就是对评语集中状态vi的隶属度，在对按照指标ui评估结果就可以有隶属度集Ri={ri1，ri2，ri3，ri4}来表示。对于将各个隶属度在模糊评判矩阵中加以确定，就是模糊综合评判方法的一个关键所在。利用隶属函数来对隶属度的模糊集合进行表达，对隶属函数进行确定的方法有专家评判法、模糊统计方法以及待定系数法。就光强的隶属函数来说，光模块的光强相对劣化率就能将故障状态与实际状态进行相对程度的反映，光强相对劣化率的隶属函数应该是典型函数，可选择待定系数法进行隶属函数的确定。在典型函数形式中，有三角形态分布、正态分布和梯形分布等，在这些函数中隶属函数形状较为简单的便是梯形和三角形态分布，而且这两种函数得出的结果与其它的隶属函数之间具有较小的差别，所以，可以采用这两种组合的分布函数，进而建立出对应于不同状态等级的光强隶属函数。同理，采用同样的方法，通过典型函数表示其温度历史平均偏移量以及电源电压偏移量的隶属函数，这样也能得到温度与电压的隶属函数。在对矩阵A和R进行模糊运算中可以得出，其中是广义模糊算子，其也有很多的选择方式，例如加权平均型的综合评判，也就是：
。
这种方法既能对继电保护状态受主要因素影响进行考虑，同时还能将单个因素的全部信息加以保留，这和实际情况比较相符合。通过模糊综合评判就可以将bj=（j=1，2，3，4）的评估值得出后，通过最大隶属度法，那么，其评判结果就可以取和最大评估值相对应的评判集元素vj；如果采用的是模糊分布法，其结果可直接取bj，这样就能让运维人员全面了解继电保护状态。
4结语
综上所述，该种评判方法有效关联了保护状态信息和历史记录，这样可以准确客观的量化评估出继电保护状态，且其可操作性较强，能够为机电保护状态检修给予有力的参考依据，当然在这其中，还需要对权重矩阵以及隶属函数的准确性加以不断提高。
参考文献
[1]刘永欣,师峰,姜帅,智能变电站继电保护状态监测的一种模糊评估算法[J].电力系统保护与控制,2014(03):37-41.
[2]陈琛,陈波.变电站继电保护状态评估的研究[J].科技视界,2014(27):276+348.
论文作者:王通,崔航,杨朔鹏
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/19
标签：状态论文; 继电保护论文; 函数论文; 回路论文; 模糊论文; 变电站论文; 电源论文; 《电力设备》2017年第13期论文;