基于多信息融合的广域继电保护新算法1(2)

对应不同的故障识别编码可以得到不同的适应

度，文献［８—９］采用遗传算法等技术通过对随机产生的众多组编码按照适应度最优方向进行智能操作计算，寻求最优解即为系统故障元件的故障识别编码。但这种处理随机性很大，同时存在收敛约束问题。考虑到高压输电系统广域范围内保护对象元件相对不多，并且各个保护对象同时发生故障的可能性较小，本文分别按照表１组成的故障识别编码，计算其适应度，再根据适应度特点分析故障识别算法。

２．１

故障识别原理

正常运行时，各继电保护的实际信息均为ｏ，计

算此时各组编码的适应度，如表２所示。

表２正常运行时各组故障识别编码的适应度

Ｔａｂ．２

Ｆｉｔｎｅｓｓｏｆｆａｕｌｔｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｃｏｄｅｓｉｎ

ｎｏｒｍａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎ

编号１２３４５６７８９适应度

４５

５０

５２

５０

４５

６２

６４

６４

６ｚ

在系统发生故障时，由于故障元件的实际信息与期望信息一致，其对应故障识别编码的适应度会大幅下降，而与故障元件相关联［１妇的元件因在故障元件的后备保护范围内，其对应初始解的适应度会出现减小或增大的小幅变化；与故障元件不相关联的元件由于实际信息与期望信息不一致，其对应初始解的适应度不会减小。因此，在保护稳态启动后，可以实时监视各组故障识别编码的适应度减小情况，当适应度减小到一定程度时，则判断其对应元件发生故障。～１６一

万方数据

为了更好地说明故障元件识别的算法，通过正常运行时和故障时故障识别编码的适应度比较，引入故障识别概率的概念，令

Ｋｉ＝竺铲Ｅ。。＞Ｅ

Ｆ—Ｆ

Ｄ（８）

ｘｉ

式中：Ｅ。为正常运行时各组识别编码的适应度，其值如表２所示；Ｅ，为实时计算的各组识别编码的适应度；Ｋｉ为各组识别编码的故障识别概率。

Ｋ，越大说明该故障识别编码越趋于最优，即其对应元件发生故障的概率最大。２．２故障识别判据

理论上，系统发生故障时广域信息完全正确，故障元件对应的故障识别编码的适应度最小，故障识别概率最大，很容易识别故障元件（见表３）。

表３广域信息完全正确时各组编码的故障识别概率

Ｔａｂ．３

Ｆａｕｌｔｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ

ｗｉｔｈ

ｒｉｇｈｔｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ

实际上，受信息缺失或信息错误的影响，故障元件实际信息与期望信息并不完全一致，其适应度也不再为０，即故障识别概率下降。表４所示为Ｌ。故障编码在随机１０位信息缺失情况下的５次实验故障识别概率的计算结果。

表４广域信息缺失时各组编码的故障识别概率

Ｔａｂ．４

Ｆａｕｌｔｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｗｉｔｈ

ｌｏｓｔ

ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ

随机序号

各组编码的故障识别概率／％

ＯＯＯＯ曩疆

ＯＯＯＯＯ

Ｏ

表５所示为Ｌ。故障编码在随机１０位信息错误情况下的５次实验故障识别概率的计算结果。

由表４、表５可知：信息缺失（１状态视为０，０状态也视为ｏ）对故障元件视为保护拒动，对正常元件不产生影响；信息错误（１状态视为０，０状态视为１）

?运行可靠性与广域安全防御?

李振兴，等基于多信息融合的广域继电保护新算法

对正常元件视为保护误动，对故障元件视为保护拒动。所以，信息错误较信息缺失影响更大。

表５

广域信息错误时各组编码的故障识别概率

Ｔａｂ．５

Ｆａｕｌｔｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｗｉｔｈ

ｅｒｒｏｒ

ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ

随机序号

各组编码的故障识别概率／％

ＯＯＯ０

鼹钉∞”北

Ｏ

因此，考虑信息缺失和信息错误的影响，保护判据为：

，

Ｎ

、

（Ｋｆ＞Ｋ洲）Ｕ【Ｋｉ＞Ｋ＆。２

ｎ

Ｖ

Ｋ』＜Ｋｓｅｔ３）

’

Ｊ＝ｌ

ｊ≠ｆ

（９）

式中：Ｋ驯，Ｋ靴，Ｋ绷为保护定值，Ｋ洲按照快速保护的可靠性系数整定，本文取７０％，Ｋ删按照主保

护及快速后备保护拒动、其他后备保护正确动作时计算的故障识别概率整定，本文取３０％，Ｋ鲫按照远后备保护动作、其他保护拒动时计算的故障识别概率整定，本文取２０％。

故障识别具体实现方案如图２所示。

图２保护算法流程

Ｆｉｇ．２

Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ

为验证本文算法，利用电磁暂态仿真软件１０机３９节点电网系统模型进行仿真验证。仿真系统的单线图及其支万方数据

Ｌ３２

Ｂ２６

ｆ

ｂ勺

Ｂ３０

ＥａＬ—丝

式怯

吃

桑．乳

孬Ｔｌ

＝．＼Ｂｉｓ

ｌ

Ｂｌ

Ｌｊ

Ｂ瀑

也一厶

８

８

６

—＿

。２

蜀

，Ｔ６

一

—●

成．

卜蟮

Ｌ２７

上：＿Ｔ１ｚｓ％

１坚

％—Ｔ＿

ＢｌｌＴ２

Ｐ吃

；Ｔ１２

ｊ

Ｔ３

粤ｒ‰％

白

，一；２沁

ｒ审Ｔ４

Ｇ

图３

ＩＥＥＥ

１０机３９节点系统

Ｆｉｇ．３

ＩＥＥＥ１０?ｇｅｎｅｒａｔｏｒ３９－ｂｕｓｓｙｓｔｅｍ

广域继电保护考虑实现后备保护的功能和通信２｜。本文以图３摹

、

静

鞋

晶

墨

鼗

候

世

描

母线及线路编号（ａ）线路，，３故摩

芝

墼晶

鐾

鉴

藉

母线及线路编号（ｂ）母线Ｂ３故障

一最大值；…最小值；．．…?平均值

图４

系统故障时的故障元件识别概率

Ｆｉｇ．４

Ｆａｕｌｔｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｗｉｔｈｓｙｓｔｅｍｆａｕｌｔ

从图４可知，按照式（９）的保护判据，故障元件

一１７～

系统的合理利用，没有必要使用全电网的广域信息，仅需有限区域的信息实现电网保护Ｌｌ所示的保护区域为仿真对象，在线路Ｌ。和母线Ｂ。分别发生故障时，采集区域内各ＩＥＤ的常规保护动作信息，并随机改变ｌｏ位动作信息模拟信息缺失或信息错误，通过适应度函数计算得到区域内各保护对象元件的故障识别概率。每种仿真实验１００次，统计实验结果的最大值、最小值及平均值，见图４。

３算例仿真

ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ搭建的ＩＥＥＥ路编号如图３所示。

２０１１?３５（９）

电

力

系统自

动代

的故障识别概率在信息缺失或信息错误达到１０位的情况下均能达到７０％以上，可以很好地实现故障识别，具有较高的容错性和可靠性。

研究［Ｊ］．中国电机工程学报。２００６，２６（２１）：８－１４．

ＣＯＮＧ

Ｗｅｉ，ＰＡＮＺｈｅｎｃｕｎ。ＺＨＡＯＪｉａｎｇｕｏ．Ａａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄ

ｏｉｌ

ｗｉｄｅ

ａｒｅａ

ｒｅｌａｙｉｎｇｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ

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ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ

Ｐｏｗｅｒ

ｐｏｗｅｒｎｅｔｗｏｒｋｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ

ｄｅｆｅｎｄｉｎｇ

ｂａｓｅｄ

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ｓｙｓｔｅｍｓｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｄｉａｇｎｏｓｉｓｍｅｔｈｏｄｏｆ

Ｍ，ＮＯＶＯＳＥＩ。Ｄ。ＫＡＲＩ，ＳＳＯＮＤ，ｅｔ

ｐｏｗｅｒ

ｉｍｐｒｏｖｅｄｏｂｊｅｃｔｉｖｅ

Ｔｒａｎｓ

［２３

ＢＥＧ（）ＶＩＣｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ

ａ１．Ｗｉｄｅ－ａｒｅａ

ｏｆｔｈｅ

ＩＥＥＥ，

ｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄ

ｏｎ

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Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆ

ｐｒｅｖｅｎｔ

ｕｒｇｅｎｃｙｉｎ

ｔｈｅ

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Ａ。ＭＣＬＡＲＥＮ

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