基于关联关系的继电保护在线监测方法与系统与流程

本发明涉及变电站继电保护技术领域，特别是涉及一种基于关联关系的继电保护在线监测方法与系统。

背景技术：

随着对继电保护系统可靠运行的要求不断提高，变电站运维管控的重要性日益显著。而目前智能变电站的主要运维检修方式仍沿用传统的定期检修模式，工作量大，重复冗余，影响供电的可靠性和经济性。在智能变电站信息高度共享的背景下，继电保护系统的各类运行和自检数据开放可测，并支持以通信的方式输出这些信息，这使得基于信息的状态评估与在线监测方法成为智能变电站运维的新思路。利用继电保护状态信息的在线监测方法可以实时评估继电保护的状态，从而取代部分定检项目，减少运维工作量，目前在线监测已经成为智能变电站运维努力的方向。

然而，目前继电保护的在线监测多存在这样一个问题，就是仅根据自检信息进行装置状态评估。首先，装置的自检信息往往只关注装置硬件的完好性与工作情况，对继电保护工作正确性与选择性缺乏判断，导致对继电保护装置的状态评估分析不够完整，并不能完全代替定检。其次，当某一自检信息发送出现异常，则无法根据该自检信息正确判断装置的工况，也无法根据其他信息间接反映，存在很大的风险。另外，该方法强调通过比较阈值越限来分析每一项自检项目，在设置阈值时会存在合理性以及人为主观性的问题。

技术实现要素：

基于此，有必要针对如何提高可靠性，减少运维工作量的技术问题，提供一种基于关联关系的继电保护在线监测方法与系统。

一种基于关联关系的继电保护在线监测方法，该在线监测方法包括：获取继电保护的各个状态信息；提取各个所述状态信息之间的关联关系；分析所述关联关系的关系类型；当所述关系类型为预设类型时，匹配在线监测算法，所述在线监测算法分别与所述关系类型及所述关系类型对应的所述状态信息相关联；根据所述在线监测算法，解析所述关系类型及所述关系类型对应的所述状态信息，得到状态信息监测结果；当所述状态信息监测结果为异常时，发送异常告警信息。

在其中一个实施例中，所述获取继电保护的状态信息，包括：获取表征继电保护各个组成部分的工作性能和工作情况的信息，得到所述状态信息。

在其中一个实施例中，所述提取所述状态信息之间的关联关系，包括：根据自动搜寻方式分析所述状态信息，得到所述状态信息之间的关联关系。

在其中一个实施例中，所述提取所述状态信息之间的关联关系，包括：根据专家系统搜寻方式分析所述状态信息，得到所述状态信息之间的关联关系。

在其中一个实施例中，所述分析所述关联关系的关系类型，包括：当两个所述状态信息之间连锁时，所述关联关系的关系类型为连锁关系；当两个所述状态信息之间互斥时，所述关联关系的关系类型为互斥关系。

在其中一个实施例中，所述当所述关系类型为预设类型时，匹配所述关系类型及所述关系类型对应的所述状态信息的在线监测算法，包括：判断所述关系类型是否为连锁关系；若是，则匹配所述关系类型及所述关系类型对应的所述状态信息的在线监测算法为异或逻辑算法。

在其中一个实施例中，所述根据所述在线监测算法，解析所述关系类型及所述关系类型对应的所述状态信息，得到状态信息监测结果，包括：根据所述异或逻辑算法计算得到异或向量矩阵；搜索所述异或向量矩阵中非零元素的位置；根据所述非零元素的位置，得到所述非零元素的位置对应的状态信息的监测结果。

在其中一个实施例中，所述当所述关系类型为预设类型时，匹配所述关系类型及所述关系类型对应的所述状态信息的在线监测算法，包括：判断所述关系类型是否为互斥关系；若是，则匹配所述关系类型及所述关系类型对应的所述状态信息的在线监测算法为异或逻辑算法。

在其中一个实施例中，所述根据所述在线监测算法，解析所述关系类型及所述关系类型对应的所述状态信息，得到状态信息监测结果，包括：根据所述同或逻辑算法计算得到同或向量矩阵；搜索所述同或向量矩阵中非零元素的位置；根据所述非零元素的位置，得到所述非零元素的位置对应的状态信息的监测结果。

一种基于关联关系的继电保护在线监测系统，该在线监测系统包括：状态信息获取模块、状态信息提取模块、分析模块、在线监测算法匹配模块、算法解析模块和在线监测结果输出模块，所述状态信息获取模块用于获取继电保护的各个状态信息；所述状态信息提取模块用于提取各个所述状态信息之间的关联关系；所述分析模块用于分析所述关联关系的关系类型；所述在线监测算法匹配模块用于当所述关系类型为预设类型时，匹配所述关系类型及所述关系类型对应的所述状态信息的在线监测算法；所述算法解析模块用于根据所述在线监测算法，解析所述关系类型及所述关系类型对应的所述状态信息，得到状态信息监测结果；所述在线监测结果输出模块用于当所述状态信息监测结果为异常时，发送异常告警信息。

上述基于关联关系的继电保护在线监测方法与系统，通过基于状态信息关联关系对继电保护进行在线监测，实现免定检的目的，从继电保护系统实时采集并上送的状态信息着手，深入挖掘状态信息之间的关联约束关系，根据各个状态信息之间地关联关系来分析状态信息是否异常，异常时发送异常告警信息，而不是仅靠单一自检信息判断继电保护的状态，可以较为全面地评估继电保护的状态，使得继电保护的状态评估具有更高的可信度。该方法与系统不需要对一次设备进行停电，可以提高智能变电站继电保护的可靠性，减少运维工作量。

附图说明

图1为一个实施例中基于关联关系的继电保护在线监测方法的步骤示意图；

图2为一个实施例中智能变电站继电保护状态信息的关联关系示意图；

图3为一个实施例中基于关联关系的继电保护在线监测系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

例如，一种基于关联关系的继电保护在线监测方法，该在线监测方法包括：获取继电保护的各个状态信息；提取各个所述状态信息之间的关联关系；分析所述关联关系的关系类型；当所述关系类型为预设类型时，匹配所述关系类型及所述关系类型对应的所述状态信息的在线监测算法；根据所述在线监测算法，解析所述关系类型及所述关系类型对应的所述状态信息，得到状态信息监测结果；当所述状态信息监测结果为异常时，发送异常告警信息。

上述基于关联关系的继电保护在线监测方法，通过基于状态信息关联关系对继电保护进行在线监测，实现免定检的目的，从继电保护系统实时采集并上送的状态信息着手，深入挖掘状态信息之间的关联约束关系，根据各个状态信息之间地关联关系来分析状态信息是否异常，异常时发送异常告警信息，而不是仅靠单一自检信息判断继电保护的状态，可以较为全面地评估继电保护的状态，使得继电保护的状态评估具有更高的可信度。该方法与系统不需要对一次设备进行停电，可以提高智能变电站继电保护的可靠性，减少运维工作量。

请参阅图1，一种基于关联关系的继电保护在线监测方法10包括：

步骤S101：获取继电保护的各个状态信息。

具体的，智能变电站继电保护系统主要包括合并单元、智能终端、过程层网络、继电保护装置等组成部分，其中能够表征智能变电站继电保护系统各部分工作性能和情况的信息称为智能变电站继电保护的状态信息。继电保护各个组成部分的状态信息都可能影响或反映整个继电保护系统的状态。例如，步骤S101中，获取继电保护的各个节点及/或各个位置的状态信息。又如，获取继电保护的各个预设位置的状态信息。又如，获取智能变电站的继电保护系统的各个装置的各个节点及/或各个位置的状态信息。又如，获取各个智能变电站的继电保护系统的各个节点及/或各个位置的状态信息。又如，获取智能变电站中的各个继电保护相关装置的各个节点及/或各个预设位置的状态信息。又如，分别获取各个智能变电站中的继电保护系统的各个继电保护装置的各个节点及/或各个预设位置的状态信息。

在智能变电站信息高度开放共享的背景下，继电保护系统能够实时采集和报送上述状态信息。本发明重点考虑的状态信息为继电保护装置的动作元件状态、变位状态、中间节点状态，以及智能终端采集和传输的开关量。例如，步骤S101中，分别获取智能变电站中的继电保护系统的各个继电保护相关装置的动作元件状态信息、变位状态信息、中间节点状态信息，以及智能终端采集和传输的开关量状态信息。

从智能变电站继电保护各个组成部分出发，能反映继电保护工作性能和情况的状态信息如下表1所示：

表1智能变电站继电保护状态信息

在智能变电站信息高度开放共享的背景下，继电保护系统能够实时采集和上送上述状态信息，这些状态信息涵盖了继电保护装置、合并单元、智能终端以及过程层网络各部分的工况信息，能够较为完整地呈现整个继电保护系统的工作情况。

在其中一个实施例中，所述获取继电保护的状态信息，包括：获取表征继电保护各个组成部分的工作性能和工作情况的信息，得到所述状态信息。对于双重化配置的继电保护，分别获取A套和B套继电保护的上述状态信息，作为后续在线监测方法的信息来源。

步骤S102：提取各个所述状态信息之间的关联关系。

具体的，分析所获取状态信息之间繁杂的关联关系并整合，关联关系的获取方法包括自动搜寻和根据专家系统搜寻，相应地对应两个子模块：状态信息关联关系自学习模块和状态信息关联关系专家系统模块。另外，该模块还包含关联关系整合子模块，负责将得到的状态信息关联关系分成两大类：连锁关系和互斥关系。

继电保护的每一次动作或发信都需要继电保护各个组成部分之间交互、分析和处理信息，彼此协同配合，因此完成一个继电保护动作各个环节的状态信息之间通常具有一定的关联关系：前一个环节的状态信息可能会影响后一个环节的状态信息；代表一个事件对立面的状态信息不应同时出现等。如图2所示为本发明重点关注的四类状态信息，图中箭头1-9表示状态信息之间的关联关系。图2中箭头1-9的具体含义及该关联关系的搜寻方法如下表2所示：

表2智能变电站继电保护状态信息关联关系的具体含义及搜寻方法

通过分析这9种关系可以发现，这些关联关系主要可以分成两类：连锁关系和互斥关系。

在其中一个实施例中，所述提取所述状态信息之间的关联关系，包括：根据自动搜寻方式分析所述状态信息，得到所述状态信息之间的关联关系。

连锁关系：两个状态信息之间存在连锁关系指的是若其中一个信息为A，则另一个信息也为A。

继电保护系统中具有连锁关系的状态信息通常存在于实现同一继电保护动作必然起动的环节之间或继电保护装置内的同类型的环节。例如，发生线路接地短路故障时，正常情况下继电保护装置内部的电流变化量起动元件、零序过流起动元件均动作，相应的选相元件和保护逻辑继电器的状态也会发生变化。

在其中一个实施例中，所述提取所述状态信息之间的关联关系，包括：根据专家系统搜寻方式分析所述状态信息，得到所述状态信息之间的关联关系。

互斥关系：两个状态信息之间存在互斥关系指的是若其中一个信息为A，则另一个为

继电保护系统中具有互斥关系的状态信息通常指的是断路器位置以及跳合闸位置继电器的动作情况等。如正常情况下，断路器只能处于合闸或者分闸状态，不存在中间状态；跳闸位置继电器处于合位时合闸位置继电器一定处于分位。

步骤S103：分析所述关联关系的关系类型。一实施例中，所述分析所述关联关系的关系类型，包括：当两个所述状态信息之间连锁时，所述关联关系的关系类型为连锁关系；当两个所述状态信息之间互斥时，所述关联关系的关系类型为互斥关系。例如，连锁关系类型和互斥关系类型称为关联关系的关系类型。

具体的，对于继电保护状态信息输入模块中获取的状态信息，由状态信息关联关系自学习方式和状态信息关联关系专家系统方式分析各个状态信息之间的关联关系，再判断属于连锁关系还是互斥关系。也就是说，根据自动搜寻方式分析所述状态信息，得到所述状态信息之间的关联关系，根据专家系统搜寻方式分析所述状态信息，得到所述状态信息之间的关联关系，再判断属于连锁关系还是互斥关系。

步骤S104：当所述关系类型为预设类型时，匹配在线监测算法，所述在线监测算法分别与所述关系类型及所述关系类型对应的所述状态信息相关联；也就是说，当所述关系类型为预设类型时，匹配所述关系类型及所述关系类型对应的所述状态信息的在线监测算法。例如，所述预设类型包括连锁关系类型和互斥关系类型。

一实施例中，所述当所述关系类型为预设类型时，匹配所述关系类型及所述关系类型对应的所述状态信息的在线监测算法，包括：判断所述关系类型是否为连锁关系；若是，则匹配所述关系类型及所述关系类型对应的所述状态信息的在线监测算法为异或逻辑算法。

一实施例中，所述当所述关系类型为预设类型时，匹配所述关系类型及所述关系类型对应的所述状态信息的在线监测算法，包括：判断所述关系类型是否为互斥关系；若是，则匹配所述关系类型及所述关系类型对应的所述状态信息的在线监测算法为异或逻辑算法。

具体的，对具有不同关联关系的状态信息自动匹配相应的在线监测算法，并将这些状态信息以及对应的在线监测算法发送到算法解析模块。下面分别介绍适配连锁关系和互斥关系的在线监测算法：基于连锁关系的继电保护在线监测算法和基于互斥关系的继电保护在线监测算法。

一、基于连锁关系的继电保护在线监测算法

根据连锁关系的特点，若两个具有连锁关系的状态信息出现了较大偏差，则可以判别某一个状态信息出现了异常。具体可以通过构造异或逻辑来实现在线监测：若具有连锁关系的两个状态信息互异则输出为1，即输出状态异常信号。

假设有n个状态信息x(t)，x₂(t),…，x_n(t)分别与另外m个状态信息y₁(t)，y₂(t),…，y_m(t)存在连锁关系。定义一个基准状态向量y(t)＝[y₁(t) y₂(t)…y_m(t)]和一个比较状态向量x(t)＝[x₁(t) x₂(t)…x_n(t)]^T。定义一种异或运算使得当a和b不同时，则有：

其中，

二、基于互斥关系的继电保护在线监测算法

根据互斥关系的特点，若两个具有互斥关系的状态信息不呈现互补，则可以判别某一个状态信息出现了异常。具体可以通过构造同或逻辑来实现在线监测：若具有互斥关系的两个状态信息均为1或0，则同或逻辑输出为1，即输出状态异常信号。

定义一种同或运算“⊙”，使得当a和b相同时，a⊙b＝1。则有：

其中，

步骤S105：根据所述在线监测算法，解析所述关系类型及所述关系类型对应的所述状态信息，得到状态信息监测结果。

具体的，解析上述两类算法的结果，并将结果反馈到在线监测结果输出模块。对于基于连锁关系的继电保护在线监测算法，若所得矩阵z(t)的第i行全为1，则可以判断xi(t)状态信息异常；若所得矩阵z(t)的第j列全为1，则可以判断yj(t)状态信息异常；特别地，若xi(t)和yj(t)状态信息异常，所得矩阵z(t)的第i行和第j列元素除了zij(t)外全为1，当出现两个以上状态信息异常时，对矩阵z(t)的分析方法与上述类似。因此可以通过搜索矩阵z(t)中非零元素出现的位置判断哪个状态信息发生了异常。

对于基于互斥关系的继电保护在线监测算法，分析方法与基于连锁关系的继电保护在线监测算法所述相同，同样可以通过搜索矩阵z(t)中非零元素出现的位置判断哪个状态信息发生了异常。

进一步的，所述根据所述在线监测算法，解析所述关系类型及所述关系类型对应的所述状态信息，得到状态信息监测结果，包括：根据所述异或逻辑算法计算得到异或向量矩阵；搜索所述异或向量矩阵中非零元素的位置；根据所述非零元素的位置，得到所述非零元素的位置对应的状态信息的监测结果。

进一步的，所述根据所述在线监测算法，解析所述关系类型及所述关系类型对应的所述状态信息，得到状态信息监测结果，包括：根据所述同或逻辑算法计算得到同或向量矩阵；搜索所述同或向量矩阵中非零元素的位置；根据所述非零元素的位置，得到所述非零元素的位置对应的状态信息的监测结果。

步骤S106：当所述状态信息监测结果为异常时，发送异常告警信息。

具体的，将在线监测算法得到的异常告警结果清晰地展示给运维人员，因此运维人员可以有针对性地关注存在异常的状态信息，并将检修范围锁定在发送该状态信息的两套继电保护同一环节上，有针对性地实现在线监测，从而提高运维工作的效率。

请参阅图3，本发明提供了一种基于关联关系的继电保护在线监测系统20，该在线监测系统20包括：状态信息获取模310、状态信息提取模块320、分析模块330、在线监测算法匹配模块340、算法解析模块350和在线监测结果输出模块360。

状态信息获取模310用于获取继电保护的各个状态信息。该模块负责获取继电保护的状态信息，并发送到状态信息关联关系提取模块。

状态信息提取模块320用于提取各个状态信息之间的关联关系。该模块主要负责分析所获取状态信息之间繁杂的关联关系并整合，关联关系的获取方法包括自动搜寻和根据专家系统搜寻，相应地对应两个子模块：状态信息关联关系自学习模块和状态信息关联关系专家系统模块。

两个状态信息之间存在连锁关系指的是若其中一个信息为A，则另一个信息也为A。

继电保护系统中具有连锁关系的状态信息通常存在于实现同一继电保护动作必然起动的环节之间或继电保护装置内的同类型的环节。例如，发生线路接地短路故障时，正常情况下继电保护装置内部的电流变化量起动元件、零序过流起动元件均动作，相应的选相元件和保护逻辑继电器的状态也会发生变化。

两个状态信息之间存在互斥关系指的是若其中一个信息为A，则另一个为

继电保护系统中具有互斥关系的状态信息通常指的是断路器位置以及跳合闸位置继电器的动作情况等。如正常情况下，断路器只能处于合闸或者分闸状态，不存在中间状态；跳闸位置继电器处于合位时合闸位置继电器一定处于分位。

对于继电保护状态信息输入模块中获取的状态信息，由状态信息关联关系自学习模块和状态信息关联关系专家系统模块分析各个状态信息之间的关联关系，再由关联关系整合模块判断属于连锁关系还是互斥关系。

分析模块330用于分析关联关系的关系类型。分析模块330关联关系整合模块。该模块主要负责将得到的状态信息关联关系分成两大类：连锁关系和互斥关系。

在线监测算法匹配模块340用于当关系类型为预设类型时，匹配关系类型及关系类型对应的状态信息的在线监测算法。该模块负责对具有不同关联关系的状态信息自动匹配相应的在线监测算法，并将这些状态信息以及对应的在线监测算法发送到算法解析模块

算法解析模块350用于根据在线监测算法，解析关系类型及关系类型对应的状态信息，得到状态信息监测结果。该模块负责解析上述两类算法的结果，并将结果反馈到在线监测结果输出模块。

在线监测结果输出模块360用于当状态信息监测结果为异常时，发送异常告警信息。该模块负责将在线监测算法得到的异常告警结果清晰地展示给运维人员，因此运维人员可以有针对性地关注存在异常的状态信息，并将检修范围锁定在发送该状态信息的两套继电保护同一环节上，有针对性地实现在线监测，从而提高运维工作的效率。

本发明的有益效果是：

本发明提出的基于状态信息关联关系的智能变电站继电保护在线免定检方法，从继电保护系统实时采集并上送的状态信息着手，切合智能变电站信息高度共享开放的特点，非常适用于智能变电站继电保护的状态评估。同时，本发明技术方案深入挖掘状态信息之间的关联约束关系，根据各个状态信息之间连锁关系和互斥关系来分析状态信息是否异常，而不是仅靠单一自检信息判断继电保护的状态，可以较为全面地评估继电保护的状态，使得继电保护的状态评估具有更高的可信度。该方法不需要对一次设备进行停电，可以提高智能变电站继电保护的可靠性，减少运维工作量。另外，本发明以矩阵形式将各类状态信息表示出来，采用新定义的逻辑运算矩阵，运算结果简洁明了，可以直接根据结果矩阵的元素判断具体哪个状态信息出现异常，可以非常方便和清晰地给运维人员提供状态评估结果。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。