摘要：对继电保护数据开展离线和在线计算、分析，可为保障设备健康和电网安全运行起到重要的支撑作用。全面准确掌握数据并进行校核，对其进行挖掘分析和处理，也是长期以来继电保护运行和应用的重要研究方向。本文主要分析了大数据技术在继电保护领域的研究与应用策略。
关键词：大数据；继电保护；应用
继电保护系统是为了保障电力系统的安全运行而创造出来的，它会针对任何类型的故障采取不拒动、不误会的处理手段，并且具有较高的工作灵敏度和快速性。继电保护的工作原理是：继电保护系统与一次运维系统的电子电压互感器和电子电流互感器及其他传感器连接而获得信号，对信号进行处理后，来进行对一次运维系统的状态判断，最后给出是否跳闸或者合闸的命令。大数据的规模性、多样性、高速性和真实性等特征，笔者结合实际经验，分析了大数据技术在继电保护领域的研究与应用策略。
1数据来源
（1）设备出厂数据
设备出厂数据是指通过制造厂家获取到的数据，由制造厂家根据各自的信息系统提供，随着设备的出厂，提交给电网运行和技术支撑单位。保护设备出厂时，在设备内部建模并写入设备的自描述信息，同时保护设备外部设置电子标签或二维码标签，携带设备识别代码信息。该代码类似于保护设备的“身份证”，一般由制造厂家代码（4位字母）+设备序列号组成。制造厂家建立与保护设备识别代码相关联的设备出厂描述信息，形成文本数据和数值。另外，制造厂家对家族性缺陷的定性分析、反措建议等也作为重要数据信息进行收集，数据格式包括文本、图形等。
（2）检测试验数据
电力行业及国家级继电保护检测机构对各类保护设备开展了动模试验、型式试验、专业检测等，针对各制造厂家不同型号的保护设备都有大量的检测数据。在检测中可获取设备在故障和异常下的动作数据、录波数据，并根据结构化要求，解析保护装置的型号、软件版本、智能电子设备能力描述（IED Capability Description，ICD）文件、校验码、功能、测试批次、测试结论等信息。专业检测通过后，公开发布合格产品的制造厂家、型号、类别、版本等数据。此部分数据主要来自于检测机构的信息系统，数据格式主要为文本、数字、录波文件等，以及在检测中收集的原始数据和最终报告。
（3）调控运行数据
目前，调控系统形成的继电保护数据有各单位的保护设备信息、运行信息、在线监视信息等，此部分数据来源于调度管理系统中的继电保护统计分析和状态检修模块，以及智能电网调度控制系统中的继电保护定值在线校核与分析、在线监视与分析等模块，数据类型有文本、数值、图片、录波数据等。
一是设备数据。国家电网公司利用调度管理系统的继电保护统计分析及运行管理模块，实现了220kV及以上电压等级保护设备信息的管理，并统一了制造厂家、电压等级、型号、版本、类别等，建立了设备描述标准数据模型。通过对数据开展核查，保证了数据质量，为统计分析和数据挖掘奠定了良好基础。此部分数据类型为文本和数值。
二是运行数据。运行数据包括保护设备发生异常、电网发生故障、运行巡视时保护设备发出或人工获取的数据，还包括一次设备的实测参数，以及根据实测参数和运行方式计算得到的继电保护整定定值、智能变电站内配置的变电站配置描述文件（Substation Configuration Description，SCD）、配置过的智能电子设备描述文件（Configured IED Description，CID）等各类运行相关文件。数据类型为文本、数值、图片、特定格式文件等。
三是在线实时数据。在线实时数据是指保护设备从变电站到调度端在线传输的信息，包括保护设备内部的告警、动作、模拟量、开关量、内部逻辑节点信息，以及保护设备和故障录波装置实时记录的录波文件。主要数据类型包括文本、数值、录波文件等。
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（4）生产运维数据
生产运维数据包含保护设备的巡视、缺陷处置、评价、检修等信息，通过信息系统填报获取，也可结合移动互联网技术，通过移动APP在工作现场完成采集和交互。此部分数据来源于调度管理系统中的统计分析模块、电网生产精益化管理系统PMS以及继电保护精益化管理系统APP、运维工作APP等，数据类型主要为文本、数值、图片、视频、特定格式文件等。
2大数据技术在继电保护领域的研究与应用
2.1设备分析评价与状态评估
主要包括继电保护设备分析、设备评价、状态检修、在线状态评估等场景，面向保护设备，分析其配置和健康状态。（1）设备分析。设计微机化率、双重化率、光纤化率、国产化率、各厂家市场占有率等指标，与调度范围、电压等级、设备类别等关联，对设备运行年限、电压等级、设备类型分布情况进行分析。（2）设备评价。采用监测设备模拟量、环境参数，结合设备平均无故障时间、运行可靠性、动作正确率等统计指标，对设备当前运行的健康状态和可靠性进行分析。（3）状态检修。综合检修策略模型，提出检修决策建议，对处于不同健康状况的保护设备提出不同的检修方案和检修策略。（3）在线状态评估。结合保护设备状态综合评估指标体系，对设备运行状态进行在线评估和预警。
2.2运行分析和定向优化
主要包括继电保护运行情况分析、电网故障分析、继电保护定向优化等场景。（1）运行分析。挖掘保护设备各类故障动作信息，分析保护动作行为，完成动作的评价，并结合保护动作历史数据和录波数据，总结提取动作特性。（2）电网故障分析。分析复杂故障时的保护动作和录波信息，结合气象、环境、一次设备布置等数据，进行电网故障诊断、故障定位、故障原因分析，并可分析和评估保护动作行为对电网运行风险的影响。（3）定向优化。通过挖掘一次设备配置、保护设备配置、保护动作等大量数据，分析保护配置合理性、双重化效果和后备保护作用，提出保护配置、整定、策略的定向优化方案。
2.3智能诊断及隐性故障识别
主要包括继电保护智能诊断、继电保护隐性故障识别等应用场景。（1）智能诊断。综合电网运行数据、保护运行信息以及故障录波数据，利用变化趋势、突变监测、数据源比对等智能技术，进行电网故障预警、电网故障快速定位和辅助决策。（2）隐性故障识别。观测保护设备内部信息、智能变电站回路信息、运行定值等，建立隐性故障识别模型，并关联电网故障数据，从大电网和设备的视角识别隐性故障。
2.4智能运维与透明管控
主要包括继电保护远程智能运维、透明管控等应用场景。（1）远程智能运维。结合保护设备信息，关联电网和智能变电站运行信息、计划检修信息、安全措施策略，进行安措执行分析，对远程智能巡视周期内的关注信息进行自动智能分析。（2）透明管控。通过保护设备身份识别技术和手持终端信息采集，对现场运行巡视、标准化作业等信息实时反馈，实现对现场运行维护工作的透明管控。根据目前大数据应用场景设计和数据采集与处理方式，继电保护大数据应用架构示例如图2所示。离线信息通过应用系统采集，在线信息由变电站内装置送出，通过站内网络、站内集中通信装置送至调度端，基于移动互联的安全应用系统收集各项现场工作及评价信息，所有数据基于大数据平台资源进行存储、处理、计算和共享，支撑了各项应用场景的实现。
参考文献
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[5]智能电网大数据技术发展研究[J].张焰，刘科研.中国电机工程学报.2015(01).
论文作者:刘虎亮
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/7/3
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