İkinci ekipmanların röle koruma devresinde gizli arızaların otomatik tespit yöntemleri üzerine araştırma

I. Giriş

Bir traktördeki röle koruma devresinin ikincil devresinin anormal çalışma durumu toplam enerji sistemine önemli bir etkiye sahiptir. Bir yandan, röle koruma devresinin ikincil devresi enerji sisteminin kritik bir bileşenidir ve ana işlevi enerji sisteminin istikrarlı çalışmasını sağlamak olup, bu devrenin çalışma durumu anormal olduğunda, bu durum enerji sisteminin istikrarını azaltabilir ve arızaların olasılığını artırabilir.

Ayrıca, röle koruma devresinin anormal ikincil devresi, koruma cihazının yanlış çalışmasına veya çalışmamasına neden olabilir, böylece enerji sisteminin güvenliğini tehdit edebilir. Örneğin, bir hattaki kısa devre arızası meydana geldiğinde, röle koruma devresinin anormal ikincil devresi, koruma cihazının hatayı zamanında kesmesini önlerse, daha ciddi sonuçlara, örneğin ekipman hasarlarına ve yangına yol açabilir. Bu nedenle, devredeki gizli arızaları etkili bir şekilde tespit etmek son derece önemlidir.

Xia Tongzhao ve diğerleri, çok parametreli bilgi temelinde traktör röle koruma devresinin ikincil devresindeki gizli arızaları tespit etme yöntemini önerdi. Çoklu parametre bilgilerinin toplanmasıyla, röle koruma devresinin ikincil devresinin çalışma durumu kapsamlı bir şekilde analiz edilerek, gizli arızalar daha doğru bir şekilde tespit edilebilir, arıza tespitinin doğruluğu ve güvenilirliği artırılabilir ve potansiyel güvenlik tehlikelerini zamanında belirlemek ve çözmek için yardımcı olunabilir. Ancak, bu yöntem veri işleme karmaşıklığını ve hesaplama miktarını belirli bir ölçüde artırır.

Yang Yuhan, PLC teknolojisi temelinde traktör röle koruma devresinin ikincil devresindeki arızaları tespit etme yöntemini önerdi. PLC teknolojisinin esnek programlama, yüksek güvenilirlik ve güçlü ölçeklenebilirliği avantajlarından yararlanarak, arıza tespitinin otomasyon düzeyini ve akıllılığını artırır ve ikincil devrenin çalışma durumunu gerçek zamanlı olarak izleyebilir, bu da enerji sisteminin güvenliği ve istikrarını artırmada iyi bir uygulama etkisine sahiptir. Ancak, gerçek uygulama aşamasında, PLC teknolojisi buna karşılık gelen donanım ve yazılım desteği gerektirir, bu da enerji sisteminin maliyetini ve karmaşıklığını artırır.

Yukarıdaki değerlendirmelere dayanarak, bu makale, traktör röle koruma devresinin ikincil ekipman devresindeki gizli arızaların otomatik tespit yöntemi üzerine bir çalışma öneriyor ve tasarlanan tespit yönteminin performansını karşılaştırmalı test ortamında analiz ve doğruluyor.

II. Röle Koruma Devresinin İkincil Devresindeki Gizli Arızaların Otomatik Tespit Şeması Tasarımı
2.1 Röle Koruma Devresinin İkincil Devresinin Arıza İlişkili Alanının Analizi

Röle koruma devresinin ikincil devresinin durum sorunlarıyla ilgilenirken, farklı bileşenler arasındaki ilişkilere [3] dayanılır. Bu nedenle, gizli arızalar olduğunda, belli belirgin宏观上看，继电保护二次回路的故障关联域并不局限于具体的故障位置。在这方面，本文首先分析了继电保护二次回路的故障关联域[4]。通过建立适当的函数，将原始的故障检测问题转化为目标函数的最佳适应度函数的计算问题。这样，根据继电保护二次回路的实际运行信息，可以对二次回路的状态进行评估。 对于继电保护二次回路的具体故障关联域，本文以继电保护二次回路实际运行信息与期望值之间的相似性为度量标准。在计算电路中的总电流时，可能需要将电路中所有支路的电流相加，此时求和的上下限对应于支路电流的数量。根据上述方法，实现了继电保护二次回路的故障关联域分析，为后续的隐性故障检测提供了实施依据。 **2.2 继电保护二次回路的隐性故障检测**  **表1 不同程度电路故障判据特征值电流输出结果对比表** ### I. 测试结果分析 从表1所示的测试结果可以看出，在三种不同的检测方法中，文献[1]提出的基于多参数信息的变电站继电保护二次回路隐性故障检测方法在检测较高程度故障状态时表现较好。当测量回路综合误差程度小于10.0%时，电路故障判据特征值的输出结果明显较低，这对实际故障判断存在一定缺陷。 对于文献[2]提出的基于PLC技术的变电站继电保护二次回路故障检测方法，整体电路故障判据特征值的输出结果相对稳定，但整体数值上有改进的空间。 相比之下，在本文设计的检测方法下，电路故障判据特征值的输出结果始终高于0.12 A，最大值超过0.22 A，能够有效反映二次设备继电保护回路的隐性故障状态。与对照组相比，在稳定性和适应性方面显示出较为明显的优势。 在分析设计的检测方法性能时，在PSCAD/EMTDC中建立了变电站二次设备继电保护回路的模型。在具体设置阶段，充分考虑了实际保护类型、电气元件模型和运行参数配置。 ### II. 应用测试 **2.1 测试准备** 基于典型的输电线路，配置了距离保护作为二次设备继电保护回路。在具体的运行参数配置方面，阻抗范围设定为线路阻抗的80% - 120%；延时时间为0.1秒，动作时间为0.02秒；动作特性采用四边形特性，确保在保护范围内发生故障时可靠动作，而在保护范围外发生故障时不误动；当电压低于额定电压的80%时，保护被闭锁，以防止过低电压下的误动作。CT的变比为1000:1，额定电流设定为1.0 A。PT的变比为10000:1，额定电压设定为100 kV。在滤波器配置方面，使用了低通滤波器，截止频率设定为500 Hz，以减少高频噪声对保护的影响。 **2.2 测试方案** 在上述测试环境的基础上，将文献[1]提出的基于多参数信息的变电站继电保护二次回路隐性故障检测方法和文献[2]提出的基于PLC技术的变电站继电保护二次回路故障检测方法作为对照组进行测试。在相同工作条件下测试了三种不同方法的检测结果。 对于具体测试工况，将CT所在支路的电流测量回路设为故障位置，CT所在支路测量回路的综合误差程度分别为-15%、-10%、-5%、+5%、+10%和+15%。在此基础上，分别统计了不同检测方法输出的故障电流测量回路分支的故障判据特征值分布情况。 **2.3 测试结果及分析** 分别统计了不同检测方法下不同程度的电路故障判据特征值电流输出结果，具体数据结果如表1所示。 ### III. 结论 继电保护二次回路的异常是导致电力系统能耗增加的最直接因素之一。当二次回路中的电流互感器或电压互感器出现故障时，会导致测量误差，从而影响电费结算的准确性。 本文提出了对变电站二次设备继电保护回路隐性故障自动检测方法的研究，有效地实现了对不同程度二次回路的准确检测，并具有良好的实际应用价值。通过对本文中二次设备继电保护回路故障检测方法的研究和设计，期望为变电站实际安全管理提供有价值的参考。 结合第2.1部分构建的继电保护二次回路故障关联域的适应度函数，在具体的故障检测过程中，本文将适应度函数的最优值作为最终识别结果。根据上述方法，实现了对二次设备继电保护回路隐性故障的检测和分析。