基于改进学习算法的变电站继电器运行维护方法

段军霞

（武汉供电公司变电运维分公司，湖北武汉,430000）

0 引言

变电站继电器是利用可变的电流控制机器的器件，按照规定输入电流，以此控制变电站继电器的运行。当长时间保持电流输入变少时，变电站继电器恢复到初始形态，这时需要运行维护。变电站继电器主要用于电力系统，保护与控制变压器、断路器、隔离开关等变电设备。变电站继电器至关重要，若其运行出现问题，将导致整个电力系统故障，甚至是电力瘫痪。变电站继电器的维护需要了解变电站继电器的类型和整个配电系统，常见的运行维护方法存在如下问题。第一，变电站继电器本身存在隐患。比如变电站继电器在运行时，轻微漏电，随着用电次数增加，漏电变多，常见的运行维护方法并不能实时检查，在维护过程中，会因为漏电而引发短路；变电站继电器的接线松动，导致内部线路受潮或老化速度加快，而常见的维护方法是更换设备，增加成本的同时，降低效率。第二，学习算法较为悠久，传统的学习算法是微网算法，在变电站继电器的运行维护中广泛应用[1]。但是，其成本较高，代价较大，是维护人员比较头疼的一点。马成鹏[2]对常规的信号继电器的应用电路以及常见的故障形态进行了分析介绍，并为了保证变电站的稳定运行，采取有效的措施来应对和解决因使用时间的延长引起的继电器故障。张冉[3]详细分析35kV变电站常见的故障类型为跳闸故障、电缆线路故障和电磁干扰，并提出了相应的维护策略。但上述运行维护方法准确率均较低，只略高于算法准确率的最低标准。所以改进学习算法势在必行，在提高准确率的同时降低成本，是设计变电站继电器运行维护方法的基本目标。在了解各个变电设备的保护装置的基础上，分析变电站继电器的维护现状，设置出适合变电站继电器的维护环境，基于改进学习算法制定变电站继电器运行流程，并构建完整的变电站继电器运行维护体系，在一次维护的基础上，进行二次维护。经实验验证可知，本文改进的学习算法相比传统方法可以降低成本，并具有很高的实用性。

1 基于改进学习算法的变电站继电器运行维护方法设计

1.1 设置变电站继电器的维护环境

设置新的维护环境。首先，了解各个变电设备的保护装置的基础上，分析变电站继电器的维护现状，设置出变电站继电器的维护环境。这种设置方法利用的是变电设备的维护经验，而不是传统的检修变电站继电器，将吸取多方经验，不断地调整变电站继电器维护环境。其次，在变电站继电器应用于电力系统过程中，维护人员要在电路系统中投入专属空气开关，或者投入出口熔断，再辅以设置后的变电站继电器的维护环境，当变电站继电器需要维护时，变电设备可以通过空气开关控制自动断开。最后，在设置变电站继电器的维护环境时，保护装置也需要设置空气开关或者熔断器，所以对维护人员的技术要求也比较高。

在实际的变电站运行维护工作，在执行技术维护的措施上存在差异。为了反映整个变电站继电器运行维护的效果，对变电站继电器运行维护方法进行分析，为变电站继电器维护技术的实施提供参考。 在整个变电站的运行过程中，为技术控制确定应用标准和规范是非常必要的。 由于智能变电站运行中采用二次回路光纤网络代替电缆连接传输，没有物理终端和物理连接线，实现了变电站继电传输的虚拟施工传输，因此存在明显差异。整个继电器的虚拟传输范围大，在SV接收板存储期间，软压板的控制能量变化很大。为了实现变电站转移控制的虚拟运行，变电站应用的维护和预防性运行处理分析可以在变电站维护和运行处理分析过程中提高变电站的运行效果，具有重要意义。在各个变电设备与电力系统的维护中，将每次维护的经验做出总结，为了提高设备在控制和检查过程中的整体控制效果，相关人员需要改进设备传输控制的技术控制，并采用专用仪器进行可视化操作。设置出适合变电站继电器的维护环境，对于保障变电站继电器的运行有着深远的意义。

1.2 制定变电站继电器运行流程

传统的变电站继电器的运行流程为：记录日常运行时间与运行状态，并定时更新变电站继电器的运行模式；通过运行管理界面，将运行状态、运行时间等信息录入运行手册，并保存到相应界面，实现变电站继电器的实时运行模式。

本文制定的变电站继电器的运行维护方法，是基于改进学习算法的变电站继电器运行维护方法，以实现低成本为目标，具体流程图如图1所示。

图1 基于改进算法的变电站继电器运行流程图

首先，设置变电站继电器的维护环境，确保技术人员的维护能力；其次，制定出运行流程，遵守该流程，确保变电站继电器的正常运行，在此过程中需要技术人员按照运行流程执行；再次，基于改进算法，构建出完整的运行维护体系，从根源上解除变电站继电器的故障可能；最后，在传统方法的一次维护基础上，进行变电站继电器的二次维护，提高变电站继电器的运行寿命。

1.3 基于改进算法构建变电站继电器运行维护体系

基于改进算法，构建出一个完整的变电站继电器运行维护体系。一方面，从维护对象可知，需要跨间隔维护、跨位置维护、内部维护等维护方法，通过检测变电站继电器的运行状态，统一维护，化繁为简。另一方面，改进后的学习算法是以低成本为基础，高准确率为前提，改善运行维护方法为目的，再将改进后的学习算法代入进构建的运行维护体系中，理论上比传统的微网算法有更高的实用性。从这两方面改善传统方法的高成本问题。

传统的变电站继电器的运行维护算法较为悠久，是在当时的背景下设计的，不符合当下的运行维护方法，传统算法如式（1）所示。

式中，FCost为微网算法的运行维护成本；N为变电站继电器电源的总数目；Fi(Pi)为相应电源的成本表达式；FOMi(Pi)为相应变电站继电器的运行维护成本表达式FOMi(Pi)=kPi，k为不同种类变电站继电器的运行维护成本系数，针对不同种类的微网算法的变电站继电器运行维护方法，k的取值不同；Pi为第i个变电站继电器的输出功率。其中Fi(Pi)、FOMi(Pi)都是相应变电站继电器出力Pi的函数。

随着时代的进步，运行维护方法的学习算法也需要改进，基于此，构建出改进算法的变电站继电器运行维护体系。改进算法如式（2）所示。

式中，M为改进算法的运行维护方法类型；jα为相应改进算法运行维护方法的折算系数，元/kg；EFi,j为第i个改进算法的变电站继电器的运行维护产生的第j种变电站继电器的运行维护成本，元/kW。

首先，改进算法后的运行维护体系需要通过各个位置上的传感器、并联器、交换器、变电器等器件，完成运行与维护[4]。其次，构建改进算法后运行维护的信息包括变电站继电器的运行信息、运行状态、维护设备信息，以及网络维护信息等。最后，分析每次维护的装置或位置，并在以后的变电站继电器投入之初，检查相应经常损坏的位置，从根源上解除变电站继电器的故障可能。

1.4 进行变电站继电器二次维护

传统的微网算法中，变电站继电器只做一次维护，而且是较为草率的，只专注于维护受损处，对其他可能出现的问题不考虑，导致反复维护，反复受损，最终出现报废的情况。对变电站继电器而言，其成本较高，若提高变电站继电器的使用寿命，将会减少更换的支出，节省下来的成本，最少是几百元，最多是几万元，这对整个电力系统的影响都是巨大的。更何况，一个优质的变电站继电器被正确使用的价值，远远超过这几万元[5]。从上述文章中，可以看出，维护原因多种多样，维护时间也参差不齐，对变电站继电器的运行造成了不良的影响。二次维护变电站继电器很有必要。首先，加强变电站继电器的选型。一般情况下，变电站继电器的推出都会召开展示会，在展示会中，对其运行方式、维护方法、具体能力，以及使用寿命都会作出展示，可以在展示会上严格把关，挑选合适的选型。其次，在二次维护过程中，加强一次维护的变电站继电器的验收。一次维护后，变电站继电器的定值是否严格遵守相关规定，电压、功率是否合格，是否有漏电的隐患，并且针对该隐患进行二次维护，确保变电站继电器的良好运行模式。最后，在二次维护中，加强对变电站继电器的运行环境检查，对其作出防水、防火、防尘，以及防虫等相关措施。一次维护中，对受损处的关注较多，二次维护就要加强其防范措施[6]。二次维护后变电站继电器的运行寿命将会提高。

2 实验分析

2.1 实验准备

此次实验以某变电站继电器室在一个月内运行维护成本为例，IEC61850和GOOSE/SV配置等全站数据配置都可以通过变电站SCD文件向运行维护系统导入，并将所有数据存入运行维护体系中，为后续的监测和分析提供准确的数据。在一个月运行维护成本中随机抽取8个样品，分为四组，每组两个样品，分别用基于微网算法的运行维护方法，与本文改进算法后的运行维护方法，两种方法作对比实验，验证本文改进算法后，变电站继电器运行维护方法的成本是否合理。

2.2 实验结果

根据此次试验选择的样本在一个月运行维护成本来看，本文改进算法后变电站继电器运行维护方法的成本，远远低于基于微网算法的运行维护方法的成本，具体实验结果如图2所示。

图2 两种运行维护方法成本对比

由图2可知，随机选择的样品，一组、二组、三组、四组在改进算法后，运行维护方法的成本都远远低于传统的方法，且维护成本都不超过两千元，而微网方法的运行维护成本均在六千元左右。所以，相对于传统的微网方法而言，改进算法后的运行维护方法更具有实用意义。这是因为改进学习算法后的运行维护方法在一次维护的基础上，进行二次维护，确保变电站继电器不受外界环境的影响，发生反复维护的不良后果，加强一次维护的变电站继电器的验收，确保其良好运行。

3 结束语

变电站继电器是控制与保护电力系统的变电设备，通过上述实验可知，基于改进学习算法的变电站继电器运行维护方法设计，具有很高的实用性，其降低的成本对整个电力系统的运行维护方法都是一项重大的突破。如果维护人员在维护变电站继电器时，先不断调整变电站继电器的维护环境，并严格遵守变电站继电器的运行流程，再利用改进算法构建出变电站继电器的运行维护体系，最后二次维护变电站继电器，将传统的运行维护方法化繁为简，降低成本。但要实现本文设计出的方法，可以在本次实验降低成本的基础上，再完善相关指标，不断突破变电站继电器的运行维护方法。