基于多信息融合的广域继电保护新算法

胡小明

摘 要：基于多信息融合的广域继电保护可以起到识别故障元件的目的，所以，保证继电保护正确动作的主要关键就是保护算法的高容错性，文章提出了基于多信息融合的广域继电保护新算法，这种方式需要依据电网基本故障形式来建立识别故障的编码，依据基于后备保护或者常规主保护的基本原理来保护断路器位置信息和保护动作信息，建立状态期望函数和适应度函数，然后合理分析故障概率，达到高容错性识别故障的目的。

关键词：多信息融合；广域；继电保护；新算法

1 基于广域多信息融合的基本原理

广域继电保护的基本依据就是合理应用广域基础上冗余测量信息来识别系统故障，充分考虑测量、判断、传输广域信息中会出现信息错误或者缺失的问题形成融合多信息的湿度函数模型，通过信息的相互间逻辑关系和冗余性合理反映出元件故障概率。

1.1 识别广域故障的编码

识别故障的基本目的就是能够在发生系统故障的时候，达到快速识别故障以及及时切除故障的目的，软件实际上就是把识别故障元件的基本对象实施0-1状态编码，其中，1表示故障状态；0表示正常状态，利用在广域信息氛围内形成的所有保护元件状态编码构成的数字串，也就是故障识别编码来合理计算故障识别，得到最优识别故障的识别编码决策解，具备1状态的解需要与系统中出现故障的元件进行对应，从理论上分析，可以发现，如果系统元件都具有故障，N个元件会形成2N组识别故障的编码。

1.2 建立适应度函数模型

在建立适应度函数的时候，需要从以下几方面进行分析：

第一，选取广域故障信息。在建立广域多信息融合的适应度函数的时候，需要建立具有高灵敏度、快速判断以及高可靠性的信息优势。相比较主常规保护，广域继电保护具有比较慢的动作速度，但是相比较于常规后备保护来说，相对比较快，并且具有比较成熟的是地理信息保护原理，在研究的时候，常规保护原理能够达到快速识别后备保护和主动保护的目的。

第二，引入一定的保护动作系数。充分考虑在不同原理的基础上来识别系统故障，具有不同的动作灵敏度和保护动作信息，如果同等分析就不能达到和体现保护信息具有一定重要性的目的。在引入保護动作系数以后，可以不需后备保护和主保护，能够同时分析后备保护和主保护的保护范围和逻辑关系。

第三，容错能力。在广域多信息融合的前提下识别故障，需要分析错误信息或许和缺失信息带来的影响。在建立湿度函数以后，需要合理使用近后备快速保护、主保护、较高灵敏度的II、III段距离保护、零序和负徐保护等双重或者多信息保护，然后进行合理融合和计算，通过多信息来识别和分析错误信息，依据故障元件和际变化特性来达到识别故障具备的高容错性。基本函数形似如下：

1.3 建立期望函数模型

利用收集情况中的决策中心通信系统来获得适应度函数的测量信息，依据正常状态来填补缺失的信息。利用期望函数来计算适应度函数保护动中期望实际情况。建立期望函数的好坏会在一定程度上影响是否能够成功建立适应度函数。在研究期望函数模型的时候，主要就是能够体现广域继电保护识别故障编码系统中电网发生故障的位置元件，也就是编解码对应元件，然后依据实际结构和后备保护、主保护的过后家相应适当保护范围和动作逻辑，达到具有可靠性保护元件的功能。通用表达式如下：

相比较在确定其他保护期望状态来说，在确定断路器失保护期望状态更加复杂，主要就是因为，在失灵保护情况下，操作机构和跳闸回路的相应保护，因此，不能识别故障编码。需要依据相应的断路器位置、保护动作信息等来估算期望值。

2 基于广域多信息融合的故障识别

2.1 识别故障的原理

在正常运行设备的时候，继电保护期望信息值就是0，合理计算每组适应度。在发生系统故障的过程中，因为具有和期望值一样的元件故障信息，会很大程度降低识别故障编码的适应度，但是与故障元件具有一定关系的元件，超出于后备保护范围内，会增加或者降低初始适应度；与故障元件没有一定关系的元件，因为具有和期望信息不一样的实际信息，不会降低初始解适应度。所以，在启动保护稳态以后，能够实时监测故障识别编码的会死机变化情况，如果降低适应度处于一定范围的时候，需要分析是否发生元件故障。为了能够更好的识别故障元件的算法，在比较故障运行识别编码和正常运行识别编码的时候，合理加入故障识别概率，如下：Ki越大说明具有最优化识别编码，也就是具有越大的故障概率。

2.2 识别故障的判据

从理论上来说，出现系统故障的时候，具有完全正确的广域信息，此时故障元件所对应的识别编码具有最小适应度，拥有最大故障识别概率，因此，识别故障元件的时候十分容易。因为会在一定程度上受到信息错误或者确实信息的影响，使得具有和期望值状态信息不一样的故障元件实际操作信息，适应度也不会是0，也就是会降低识别故障的概率。在随机十位信息出现错误的五次故障识别概率实验的计算可以发现，缺失信息（0状态视为0，1状态也视为0），此时出现保护拒动故障元件，不会影响正常元件；错误信息（0状态视为1，1状态视为0），保护误动的是正常元件，保护拒动的是故障元件，因此，相比较缺失信息来说，信息错误会产生更大的影响。所以，在充分分析错误信息和缺失信息的时候，保护判据就是：

其中，Kset1、Kset2、Kset3属于保护定值，Kset1依据可靠系数整定快速保护可靠性，取值是70%，Kset2依据快速后备保护、主动保护来识别整定保护正确性动作的是识别概率，取值是30%，Kset3依据保护拒动、远后备保护识别故障，取值20%。

3 结束语

广域继电保护中建立的后备保护功能对于切除故障具有很大作用，一是，能够达到快速切除故障的目的；二是，因为大范围切除故障，中断输电线路导致严重后果。所以，怎样基于广域信息技术来达到能够可靠识别故障元件信息以及快速处理故障是未来研究和发展广域继电保护的重要方向。在基于多信息融合的前提下，建立一种广域继保护故障识别新算法，可以提高系统容错性。

参考文献

[1]廖智贤.基于多信息融合技术的继电保护研究[J].科技风，2010（18）：257.

[2]蒋睿智.变电站保护多信息融合应用探讨[J].硅谷，2010（23）：34.

[3]刘颖彤.基于故障元件判别的广域继电保护算法研究[D].华中科技大学，2013：21.