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关键词： 继电保护   缺陷记录   文本挖掘   缺陷定级   知识图谱   文本质量提升  

摘要： 继电保护装置是电力系统的第一道防线,其可靠性至关重要,准确高效实现缺陷处理备受关注。然而,随着电网扩建,继电保护装置数量急剧增加,运维人员人均设备承载量严重过负荷。另一方面,运维现场累积了大量的缺陷文本记录,蕴含着丰富的缺陷处理经验,尚待挖掘。同时,自然语言处理技术的蓬勃发展,为挖掘缺陷文本记录,服务于继电保护装置运维管理提供了技术支撑。有鉴于此,本文基于某区域电网继电保护装置缺陷运维文本记录数据,开展了如下工作:(1)结合各类简单和集成分类算法,构建了基于专业词典和文本向量化的继电保护装置缺陷定级模型,确定了基于Bagging模型的定级方法。具体地,首先介绍了缺陷定级流程及应用场景;其次,基于专业词典和jieba函数包作文本预处理,结合词频-倒文档频率(TF-IDF)赋值法实现了继电保护装置缺陷文本向量化;再次,结合python工具库分别构建了基于逻辑回归、决策树等简单分类算法和Bagging、XGBoost等集成算法的缺陷定级模型,并基于K-折交叉法对比分析了不同定级方法的性能;最终确定了采用Bagging Classifier构建缺陷定级方法。(2)针对缺陷文本数据,提出了继电保护装置缺陷领域知识图谱构建方法,并基于Neo4j平台完成了知识图谱的可视化。具体地,首先,从概念上介绍了知识图谱技术和Neo4j技术;其次,将缺陷文本根据结构特点分为结构化数据和非结构化数据两类进行处理;对于结构化数据,根据确定的数据属性标签按照构建逻辑直接形成知识图谱;对于非结构化数据,通过信息抽取完成数据的结构化,进而构建知识图谱,其中信息抽取工作采用了“基于Bi-LSTM-CRF的命名实体识别技术”与“依存句法分析技术”结合的方式;最后,基于Py2neo开发框架和Neo4j网页版平台形成了可视化的知识图谱。(3)实现了继电保护装置知识图谱在文本质量提升、缺陷特性分析、缺陷原因推测和消缺建议三方面的初步应用。在文本质量提升方面,基于非结构化数据的标准格式,利用词位约束或结构化数据方式实现了信息修正。在缺陷特性分析方面,根据检索条件,采取节点和属性匹配法遍历检索结构化数据知识图谱,实现了缺陷类型在线查询及各制造厂家设备性能分析。在智能诊断和在线消缺方面,采用节点和属性匹配法遍历检索非结构化数据的知识图谱,实现了缺陷原因推测和消缺手段的确定。

关键词： 智能变电站   ECC   数据传输   继电保护   快速点乘  

摘要： 建立在IEC61850标准之上的智能变电站,是连接智能电网与用户的纽带,发挥着分配电能的重要作用。智能变电站相较于传统变电站采用了智能电子设备(Intelligent Electronic Device,IED)和网络化的二次设备,使其设备集成度更高,运行更加高效,然而以太网的应用也会使智能变电站面临网络攻击的挑战,尤其是对传输的数据、控制信息的威胁。本文针对智能变电站数据传输的安全问题,分析并研究椭圆曲线加密(ECC)算法在智能变电站中的可用性。椭圆曲线加密算法是一种同时兼具高安全性和易轻量化特性的公钥加密体制,本文依据这种特性并根据智能变电站本身对不同报文在传输过程中的实时性和安全性要求,设计了一种基于ECC加密算法对数据传输过程进行加密的方案,来解决由于网络的应用而带来的网络安全问题。本文首先对智能变电站的安全防护措施和所面临的安全威胁进行了研究,将通信网络转化成OSI模型,并将密钥交换、公钥加解密、数字签名三大功能融入到数据传输的应用层,通过底层模运算来实现。然而考虑到智能变电站的大部分设备计算能力有限,传统的ECC加密算法在这部分设备中难以实现,所以对其进行了改进,通过引入中间变量和预计算2的指数幂基点坐标的方法,加快了标量乘法的运算速度。在密钥生成阶段便对这些量进行计算并存储,后续分发给各节点后减少了各节点的计算压力,使计算速度能够提高40%左右。然后将改进后的ECC加密算法运用到智能变电站数据传输中的方案进行了详细设计,对数据的加解密和数字签名过程进行了说明,同时在站控层中加设了密钥管理中心,用于密钥生成、密钥协商、密钥更新等。最后本文以110kV大桥变电站为背景,对其继电保护装置的数据传输延时做了测试,并对本文提出的加密方案的运算耗时进行了测试,通过两者的耗时比较,验证了本文设计的加密方案的可行性。

关键词： 配电自动化   分布式电源   故障区段定位   故障测距   故障恢复  

摘要： 作为连接输电网和电力用户的桥梁,配电网是影响供电可靠性最为关键的环节,直接影响用户体验。随着“双碳”目标的提出,分布式电源将大规模接入配电网,形成有源配电网。分布式电源的大量接入和复杂多变的运行方式使配电网的故障特征发生改变,传统故障处理体系难以适用。同时,配电网拓扑结构复杂、测量装置存在对时误差等问题导致故障处理更加艰难。为此,本文提出一种配电网自动化与继电保护一体化的新型有源配电网故障处理方案。针对有源配电网的故障区段定位问题,提出一种基于升维线性规划的有源配电网故障区段定位方法。以状态逼近思想和最小故障集理论为基础,构建适用于整数线性规划的新型目标函数。通过升维将多点故障区段定位问题转变为系数矩阵高度稀疏的0-1整数线性规划问题,提高区段定位结果的可靠性。仿真结果表明该方法具有一定的容错能力,不受畸变类型的影响,求解速度快。针对光伏电源沿线接入配电网的继电保护问题,提出基于正序电流有功分量的多端差动保护方法。首先介绍了光伏电源的接入方式、控制策略及其故障等效模型。纵联差动保护具有绝对的选择性,但配电网的测量装置不具备同步性,利用正序电流有功分量构成保护可以在一定范围内避免测量装置同步误差的影响。针对光伏电站以T接方式接入配电网的故障测距问题,提出一种双端故障测距方法。利用故障正序附加网络中的电压电流关系判断故障点与光伏电源并网点的相对位置关系。根据正序电压和电流构成故障测距方程,将多个时刻的电气量作为数据源进行回归计算。针对光伏电源沿线接入配电网的故障测距问题,提出一种基于多源信息融合的有源配电网故障测距新方法,综合利用正序电压、电流幅值、有功功率和无功功率实现故障测距。根据故障线路的特征,研究故障后各电气量之间的关系。为降低对测量装置同步性的要求,将电压、电流相量进行松弛,得到仅需电压、电流幅值的表达式,将故障测距问题转化为优化问题。针对有源配电网的故障恢复问题,提出一种两阶段故障恢复方法。将负荷按重要性分为一级、二级、三级负荷,三种负荷对应的目标函数权重系数也不同,保证优先恢复重要负荷。第一阶段利用主网恢复供电,降低了误操作的可能性;如果第一阶段不能恢复全部负荷,则进入故障恢复的第二阶段,考虑分布式电源、有载变压器分接头和无功补偿装置进行故障恢复。

关键词： 微电网   分布式电源   储能系统   配置优化   继电保护  

摘要： 发展和利用可再生能源是应对能源危机与环境问题的关键举措，大量的光伏、风力发电机组以分布式发电（distributed generator, DG）的形式接入配电系统构成微电网，使可再生能源发电在电力系统中的渗透率持续提高，并通过配备储能系统（battery energy storage system, BESS），降低网络中可再生能源DG功率的间歇性波动影响，优化源-荷之间的供需协调性。但在微电网中增加可再生能源DG和BESS的同时，会对网络安全运行带来诸多不利影响，探究相关不利影响的特性和规律，合理规划DG和BESS在微电网中的配置是保证网络运行安全，提高电网绿色收益的重要保障。本文针对DG和BESS在微电网中的选址定容优化问题进行研究，分析DG接入对网络故障电流特征的影响，以微电网在并网和孤岛运行模式下保护动作可靠性为约束，提出基于电流保护约束的DG选址定容优化方法和BESS在含DG微电网中的配置方法，具体内容为：　　（1）根据三段式电流保护的工作原理与整定规则，分析DG接入对电流保护装置动作的影响，从DG的接入位置、装机容量以及并网逆变器的特性三方面，探究DG并网后网络中故障电流的特点。　　（2）针对DG在微电网中的接入问题，建立了DG选址定容优化模型，根据DG对故障电流的影响，在优化模型中设置电流保护约束，对故障电流的上限值进行限制;此外，在保护约束上定义了DG调控时间比，在一定比例时间内允许DG的功率峰值越过功率上限值，合理提高DG在微电网中的渗透率。通过Matlab/Simulink进行算例仿真分析，结果表明所提模型能够保证原有保护选择性和快速性的同时，实现微电网的绿色收益最大化。　　（3）针对BESS在含DG微电网中的配置问题，构建了以建维成本、网络损耗以及平抑效果为目标的BESS选址定容优化模型，考虑到微电网在孤岛运行时，微电网内故障电流水平低，保护装置存在动作失效风险，在模型中设置电流保护约束，要求孤岛运行下原有保护装置可靠动作;最后，采用基于反向学习机制改进的蜉蝣算法对所提模型求解，通过IEEE33节点网络进行仿真验证，结果表明该模型能够保证微电网在孤岛模式下原有保护装置可靠启动，且BESS与DG配合能够实现微电网长时间孤岛运行。

关键词： 低压直流   继电保护   保护优化配置   系统的可靠性   直流断路器  

摘要： 随着分布式能源的大量应用以及直流负荷的出现,便于能量双向流动与控制的柔性低压直流系统在诸多场景中展现出巨大的应用潜力。低压直流系统的保护涉及到故障分析、故障隔离设备的选择、保护的动作原理及保护的校验。在低压直流系统中,不同的故障隔离设备在故障隔离速度、运行损耗以及维护难易度等方面存在巨大的差异。采用不同故障隔离设备的保护方案将会影响系统的可靠性与经济性指标,而经济性在低压等级的系统中至关重要。因此,如何基于整个系统的经济性来设计保护方案是推广低压直流系统的一个关键问题。 本文针对低压直流系统的常用设备及拓扑结构,分析了连接交流网的交直变换器、连接光伏阵列的直直变换器、连接储能电池的直直变换器等三类电源-变换器的短路特性,提出了直流侧端口短路电流、短路电压的计算方法;根据系统中是否存在短路故障穿越设备,分别分析了系统短路点的电流特性并提出了近似计算方法。在此基础上,分析了机械式、固态、混合式三类低压直流断路器切除故障的特点及对整个系统故障发展过程的影响,提出了一般辐射型网络下,计及不同故障隔离设备或不同隔离设备组合的系统平均故障停电时间、系统平均故障停电频率、故障停电平均缺供电量等三个可靠性指标计算模型。进而提出了综合考虑三个可靠性指标,计及不同应用场景的系统经济性模型。以某建筑低压直流示范工程为例,通过模型的计算分析提出了故障隔离设备的最优选择方案,分析了机械式断路器热磁脱扣特性与数字式保护的配合,设计了结合变换器短路故障穿越特性的系统保护方案,提出了短延时的低电压启动的方向过流保护、长延时的低电压启动的过流保护原理,并研制了数字式继电保护装置。针对热磁脱扣器的反时限特点,提出了计及冲击能量的冲击电流校验方法。最后,通过仿真和现场试验验证了保护方案的选择性、快速性、灵敏性和可靠性。

关键词： 矿山电网   继电保护   整定系统   整体最优   接线图识别  

摘要： 随着矿山生产的推进，矿山电网也愈加复杂。由于矿山电网供电系统运行方式差别较大、线路级数多且每级线路短，当矿山井下供电系统发生短路故障时极易导致越级跳闸事故，甚至会扩大故障范围到地面部分出现越多级跳闸的情况，严重影响矿山生产和工人生命安全，因此继电保护的整定策略在其中起着重要的作用。目前，在许多矿山企业中仍采用人工方式进行电网的继电保护整定计算，此方式效率低且无法根据矿山电网运行方式的变化做到及时更新，因此，通过计算机代替人工对矿山电网进行继电保护整定是十分必要的。同时，由于矿山电网接线图中信息数据多，人工录入数据费时易错，利用图像识别技术对电网接线图信息识别，辅助人工录入数据能够提高整定工作的效率。因此，研究结合继电保护整体最优整定策略与接线图信息识别的矿山电网整定系统具有重要的现实意义。　　首先，分析了矿山电网发生越级跳闸的原因和短路电流的分布特征，对比研究了传统整定方法存在的缺陷，定义了系统阻抗比、系统线路阻抗比、线路阻抗比三个指标，用来判定不同短路电流分布场景下瞬时电流速断保护所适用的整定方法，提出了基于整体最优原则的矿山电网瞬时电流速断保护整定策略，并通过与限时电流速断保护和定时限过电流保护的配合形成了矿山电网线路保护整体最优整定策略，所提策略降低了矿山电网发生越多级跳闸事故的概率，提高了矿山电网供电可靠性。　　然后，为了对矿山电网接线图中信息进行识别，对比分析了接线图图元检测识别算法、文本检测识别算法、连接线识别算法及连接关系判定方法，确定了各识别部分应用的检测算法，并解释了其原理。通过检测实验对比了基于FasterR-CNN的目标检测算法和基于YOLOv5的目标检测算法对矿山电网图纸中图元的识别效果，验证了基于Attention-OCR端到端的文本识别算法和基于LSD直线检测算法对矿山电网接线图文本识别和连接线识别的可行性，构建了基于PyTorch的矿山电网接线图识别模型。　　最后，以Python为编程语言设计了矿山电网整定系统框架结构，明确了各功能模块的任务和流程，开发了结合矿山电网继电保护整体最优整定策略和接线图信息识别功能的矿山电网整定系统，并通过矿山电网实例验证了系统的可行性。

摘要： 通过深入挖掘课程特色和思政元素，合理选择课程思政的切入点，结合鲜活教学案例，探讨如何将课程思政自然融入电力系统《继电保护原理》课程的教学之中，实现“三全育人”的目标。“三全育人”视域下，如何精、准、细、实地推进课程思政建设，引起了高校专业课教师课程思政建设的广泛思考。电力继电保护是保证电网安全运行的关键技术，

关键词： 分布式电源   配电网   特征频带   故障暂态特征   继电保护  

摘要： 随着分布式电源并网技术的不断成熟,分布式电源对于电网运行的影响也越来越突出。在继电保护方面,分布式电源控制策略的多样化、灵活多变的并网位置以及故障期间的弱馈特性均使得传统配电网的短路电流分布特征朝着更加复杂化的方向发展;同时,受制于电力电子装置承受过流能力的脆弱性,保护装置需要对故障情形进行更加快速且准确的定位。这些因素都使得传统配电网的保护方案面临巨大挑战。因此,针对含分布式电源的配电网,研究信息更加丰富、定位更加快速的暂态量保护方案有利于提高继电保护“四性”,对于助力新型配电系统的建设进程具有十分重要的现实意义。为解决含分布式电源的小电流接地系统在相电压过零点附近特征频带选取结果不准确、保护装置采样不同步等问题,详细分析了零模网络下配电线路的相频特性,并据此提出一种基于特征频带暂态无功功率相关性检测的选线新方法。首先,对各出线暂态零模电流与母线差分零模电压进行交叉小波变换,将二者相关性较强且相位差稳定的区域作为故障选线的时频窗。然后,利用时频窗内暂态电压电流信号的幅值与相位信息计算得到暂态无功功率。最后,根据特征频带内故障线路暂态无功功率与非故障线路暂态无功功率流向相反的特点,利用互相关函数算法对各出线暂态无功功率的相关性进行检测,确定故障线路。理论分析和仿真结果表明,所提方法不受故障初始角、同步误差、噪声干扰等因素的影响,对高阻以及弧光接地具有较强的适应性。为解决含分布式电源的配电网发生相间短路以及相间接地短路后的故障区段定位问题,结合故障点上下游网络中线模电压电流故障分量间的特征差异,提出一种基于故障方向信息的主站集中式保护方案。首先,从线模网络中各元件的相频特性分析入手,得出其均具有首感性频带的结论并据此阐述特征频带的选取原则。其次,根据特征频带内各节点处暂态线模电压与差分线模电流间的极性关系,赋予开关量以故障方向信息。最后,各节点将本地的开关量信息统一上传至主站系统,并利用整数线性规划算法实现高容错性的故障区段定位。仿真结果表明,该保护方案所需数据时窗短,不受控制策略及接入位置的影响,且适用于配电线路存在T接分支的情况。

关键词： 继电保护产品   市场营销   营销策略  

摘要： 随着社会的发展,我国在电网建设上加快建立健全电力投资治理体系、科学选择电力投资方向、持续优化电力投资结构、壮大有效电力投资规模、切实推动电力投资转型升级,不断提升电力技术现代化水平,全力打造安全高效电力供应保障体系。继电保护作为检测电力系统的主要二次设备,在电力系统中具有重要作用。面对国内这巨大的市场份额,越来越多的企业进入电力二次设备这一行业,这也导致了市场竞争的加剧,继电保护产品、直流屏、多功能仪表等二次设备的营销难度随之逐渐变大。如何在激烈的竞争当中制定适合自身的营销策略,从而把握住市场的增长机遇、赢得主动权、提高市场份额、满足客户的需求、获得社会对设备及服务的认可,对于企业来说显得尤为重要。 本文以正处于发展阶段的HY公司为研究对象,重点研究HY公司继电保护产品营销策略,通过对HY公司内部人员以及继电保护产品大客户进行深度访谈,发现公司现阶段营销策略存在产品差异化不明显、定价方式混乱、营销渠道单一、品牌宣传不足等问题;通过内外部环境分析,明确HY公司目前所面临的机遇与威胁以及现在所拥有的内部优势与劣势;运用STP营销战略分析工具,对继电保护产品进行市场细分,明确HY公司继电保护产品的目标市场及市场定位;提出产品差异化、完善售后服务、按竞争导向定价、拓展大客户渠道、深化关系营销、加强品牌宣传等多方面的优化建议,制定出具有鲜明特色的营销策略;最后从资金、人才、组织、机制等四个方面依据HY公司现阶段发展情况给出具体的保障措施,以确保新的继电保护营销策略能够顺利实施,进一步提升HY公司继电保护产品的市场份额,提高公司的核心竞争力,为公司今后的高速发展提供一个方向。研究HY公司继电保护产品的营销策略不仅对HY公司有重要意义,对其他类似制造及服务企业也具有重要的参考价值。

关键词： 风力发电   集电线路   过流保护   自适应保护   继电保护  

摘要： 十四五期间,风电行业已由高速发展阶段转变为以技术开发为中心的高质量发展阶段,以风电为代表的可再生能源仍是国家能源战略的重心,风电场的安全稳定运行对电力系统具有重要意义。集电线路跳闸事故是风电场对电力系统造成影响最具有代表性的事故,而集电线路保护整定值设置是引起风电场集电线路跳闸事故的重要原因。文章研究了集电线路过流自适应保护技术,改进优化现有集电线路保护方案,提高集电线路保护性能,为解决风电场集电线路跳闸事故提供了新思路。文章通过研究风电场集电线路保护配置及定值整定方案,分析了影响集电线路短路电流的因素,双馈风机的低电压穿越过程提供的无功补偿电流对集电线路保护整定值的可靠性的影响,并以某风电场为例,给出了集电线路保护整定值的计算方法。另外,研究了系统运行方式的变化对线路保护可靠性的影响。其次,为解决现阶段集电线路保护所存在的问题,利用自适应技术,提出适用于风电场集电线路的自适应保护方法,将过流Ⅰ段保护更改为带有电压修正系数的反时限电流保护,通过检测故障电流、故障后的母线电压在线整定动作时限,此方案有效解决了集电线路过流Ⅰ保护无法区分箱变高压侧熔断器内部故障的问题,改善了现阶段过流Ⅰ段保护灵敏度过大,选择性差的现状;过流Ⅱ段加装方向判别元件,有效解决了双馈风机低电压穿越电流可能引起保护误动的问题。改进现有零序Ⅱ段保护方案,采集故障时流过接地电阻的零序电流,当接地变零序保护启动时,自适应在线整定集电线路零序Ⅱ段保护定值,该方案能够降低两条及以上集电线路同时发生接地故障,接地变保护误动风险,有效杜绝事故范围扩大。使用自适应零序保护方案后,在集电线路同时发生过渡电阻接地故障时,有效防止故障范围的进一步扩大,降低接地变零序保护误动风险。最后,通过仿真软件PSCAD搭建了双馈风电场等值模型,经过实验验证了风电场集电线路自适应保护的最优性、正确性。仿真实验结果表明,自适应过流保护能够区分箱变高压侧熔断器至风机与线路末端至母线间的故障,当线路发生三相短路故障时,保护能够快速切除故障,优先保证继电保护的速动性,降低对电网及其他故障线路的影响。当线路末端发生两相短路故障时,应牺牲速动性以保证其选择性,过流保护通过动作时限延时正确区分故障区域;当风电场内接地变零序保护触发后,集电线路启用自适应零序Ⅱ段保护,根据采集的零序电流值,重新计算保护定值,降低接地变零序保护误动风险。