基于光学字符智能识别的变电站继电保护装置定值智能校核技术研究
发布时间：2021-12-24
摘 要: 为提升变电站继电保护装置定值智能校核效率，设计了一个基于光学字符智能识别的变电站继电保护装置定值智能校核技术。首先采用光学字符智能识别方法获取定值在线校核图形，然后将获得的配置图与故障信息系统数据匹配，并对定值薄弱区域进行辨识，同时为避免不规则线路和相关辅助设备给校核结果带来的影响，对在线校核计算中特殊问题处理，最后实现变电站继电保护装置定值智能校核。实验结果表明，此次研究的基于光学字符智能识别的变电站继电保护装置定值智能校核技术有效提高了定值智能校核效率，校核时间在0. 5 min 以下，提高了全面校核定值全面性，故障遗漏点在 1 个以内，减少了故障发生次数，从而降低了变电站相关维修成本，维修成本在 1 000 元以下，满足了设计需求。
关键词: 光学字符智能识别; 变电站; 继电保护装置; 定值; 智能校核
0 引言
继电器保护可靠性内涵包括保护整定精度和保护装置稳定性两个方面。保护装置的稳定性取决于其自身的制造质量、保护电路的设计、运行维护水平，状态检修技术可提高其稳定性。保护性整定的精度不仅取决于合理的整定计算，还需要与联机校验技术相结合，对保护性整定( 整定值和动作时间) 进行校验，以保证整定的选择性、灵敏度和速度。
当前，已有较多学者开展了关于变电站继电保护装置定值智能校核技术的研究，其中，文献[1]中，魏巍对定值在线校核系统在地铁供电领域的应用进行了研究，该文献研究内容主要以地铁供电系统结构的运行方式为基础，设计了自动校核、危险预警与合理化整定功能; 文献[2]中，蒋航，刘进，熊俊等人对基于线路二次设备实时信息的保护定值风险评估方法进行了研究，该方法主要建立了单个保护装置为研究对象的保护定值风险评估模型，对保护装置进行了定值评估，发现其中的薄弱环节，实现了保护装置定值智能校核; Dawei L 等人[3]为了对现有继电保护装置进行检测，研究了智能变电站继电保护装置自动测试系统。在测试系统中，引入了云存储和隔离技术，实现了保护装置相关参数的智能采集，并自动生成测试列表。该系统充分提高了二次系统的安全性，避免了人力物力的浪费，有效提高了实验室测试效率和现场调试效率，减少了基础设施和维护的时间和费用; Yufeng Q 等人[4]针对目前继电保护定值单流过程中仍采用人工校对保护，工作量大、风险大的现状，根据继电保护定值管理的特点，利用计算机辅助系统设计开发了继电保护整定值智能辅助审计系统。整定值智能校验能有效防止电网继电保护误动事故，提高继电保护专业化管理水平，减轻各级调度人员的工作量，提高工作效率，降低安全风险，确保电力安全稳定运行。上述方法能够获得相应的校核结构，但是容易出现遗漏的地方，在校核的全面性上存在一定的欠缺。
光学字符智能识别方法是在扫描文本数据后，对图像文件进行分析处理，获取文本信息和布局信息，减少了图像数据的存储，识别出的文本可以反复使用和分析，通过键盘输入，当然也能节省人力和时间。为此将该识别方法应用到变电站继电保护装置定值智能校核技术中，以解决目前存在的问题。
1 基于光学字符智能识别的定值在线校核图形获取
在对变电站继电保护装置定值智能校核之前，采用光学字符智能识别方法获取定值在线校核图形。其生成方式如图 1 所示。
2 定值薄弱区域辨识
在上述基于光学字符智能识别的定值在线校核图形获取的基础上，将获得的配置图与故障信息系统数据匹配。采用基于层次关联的匹配方法[7]，其匹配过程如图 2 所示。
4 实验对比
为验证此次研究的基于光学字符智能识别的变电站继电保护装置定值智能校核技术的有效性，采用蒙特卡罗方法来模拟电力系统连锁故障。首先随机选取触发时间，形成准误动集，为实验提供数据基础，该实验电网局部拓扑结构图如下所示:
结合图 4 的实验电网局部拓扑结构，采用本方法依次完成纵联差动保护、距离保护、零序过电流保护等所有相关测试，结果如表 1 所示。
为了保证实验的严谨性，将文献[1]中的定值在线校核系统在地铁供电领域的应用、文献[2]中的基于线路二次设备实时信息的保护定值风险评估方法与此次研究的方法对比，主要对比三种方法的校核效率、全面校核定值全面性与变电站维修成本对比。
4. 1 校核效率对比
此次研究的基于光学字符智能识别的变电站继电保护装置定值智能校核技术与传统两种校核技术的校核效率对比结果如图 5 所示。
分析上图可知，此次研究的定值智能校核技术整体校核时间较短在 0. 5min 以下，校核时间少于文献[1]方法和文献[2]方法，对比两种文献方法校核时间长的问题与电网复杂程度有关，并且需要进行多次校核，从而增加了定值智能校核时间，同时本方法首先对历史信息校核，在此基础上，为了避免不规则线路和相关辅助设备给校核结果带来的影响，对在线校核计算中特殊问题处理，提高了校核效率。
4. 2 全面校核定值全面性对比对比
传统的定值在线校核系统在地铁供电领域的应用研究、基于线路二次设备实时信息的保护定值风险评估方法与此次研究的智能校核技术的全面校核定值全面性，主要以故障遗漏点验证定值全面性，其对比结果如表 2 所示:
分析上表可知，此次研究的基于光学字符智能识别的变电站继电保护装置定值智能校核技术在检测过程中遗漏点较少，在 1 个以内，说明此次研究的校核技术定值全面性较好，这是由于本方法基于光学字符智能识别的定值在线校核图形获取的基础上，将获得的配置图与故障信息系统数据匹配，采用基于层次关联的匹配方法进行遗漏点校核，降低了遗漏点数量。相对于此次研究的方法，文献[1]方法和文献[2]方法遗漏点较其多出几个，证明两种方法的定值全面性较差。
4. 3 变电站相关维修成本对比
经过文献[1]方法和文献[2]方法与此次研究的定值智能校核技术校核后，变电站的相关维修成本如图 6 所示。 .
分析上图能够发现，此次研究的基于光学字符智能识别的变电站继电保护装置定值智能校核技术校核后维修成本较少在 1 000 元以下，远少于文献[1]方法和文献[2]方法。这是由于本方法中保护的定值符合灵敏度和选择性要求，避免产生保护误动隐患，降低停电事故等的发生次数，从而降低了变电站维修成本。
综上所述，此次研究的基于光学字符智能识别的变电站继电保护装置定值智能校核技术较对比测试的两种方法的校核效率高在 0. 5 min 以下，故障遗漏点在 1 个以内，全面性好，变电站相关维修成本少，在 1 000 元以下。原因是此次研究的校核技术重点采用了光学字符智能识别方法对相关图像进行了获取，并对定值薄弱区域辨识与校核，从而提高了智能校核效果。
5 结束语
设计了一个基于光学字符智能识别的变电站继电保护装置定值智能校核技术，并通过实验验证了此次研究的方法的有效性。该方法通过确定系统的薄弱环节，按保护重要性由高到低的顺序对各保护进行检查，避免了传统的随机或顺序检查各保护的缺点，它对于提高电力系统安全稳定运行和可靠性具有重要意义。
但由于研究时间有限，目前的验证技术还存在一定的不足。由于电网规模不断扩大，为了满足实时检测的需要，有必要进一步研究提高在线检测计算速度的方法。——论文作者：凌 建1 ，周 健1 ，李 岩2 ，唐 磊2
参考文献
[1] 魏巍. 定值在线校核系统在地铁供电领域的应用研究[J]. 城市轨道交通研究，2018，21( 4) : 153-156.
[2] 蒋航，刘进，熊俊，等. 基于线路二次设备实时信息的保护定值风险评估研究[J]. 电力系统保护与控制，2020， 550( 4) : 103-109.
[3] Dawei L，Shuang S，Quan M A. Automatic test system of relay protection device for intelligent substation based on cloud strategy and MMS protocol[J]. Power System Protection and Control，2019，47( 12) : 159-164.
[4] Yufeng Q，Chenglong D，Guangzhong S. Application of Relay Protection Setting Value Intelligent Assistant Audit System Based on Expert Database[J]. Inner Mongolia Electric Power，2019，37( 01) : 1-5.
[5] 刘俊红，邓兆云，李泽科，等. 基于即插即用的智能变电站信息自动校核技术[J]. 电力系统保护与控制，2018， 500( 2) : 137-143.
[6] 邓炼兴，巩俊强，姜云峰，等. 智能电网继电保护定值在线比对和固化系统[J]. 电网与清洁能源，2018，34( 04) :36-41.
[7] 徐长宝，赵立进，高吉普，等. 基于灰色马尔科夫链的继电保护装置寿命研究[J]. 电力科学与技术学报，2019， 34( 3) : 114-119
