继电保护设备智能运维数据的一体化挖掘方法

继电保护设备智能运维数据的一体化挖掘方法

王家杰

安徽省皖能电力运营检修股份公司  安徽省合肥市  230000

摘要：国家大力支持智能电网的发展，信息网络在电力系统中的应用比重不断增加。计算机和网络给电力系统带来诸多方便的同时，网络安全威胁给国家电力安全带来不少隐患，构建网络信息安全的变电站成为日益迫切的需求。当前，设备本质安全方面重功能、轻防护，操作系统和应用漏洞多、安全策略缺失，通信协议健壮性不足、缺乏加密和认证，存在危险服务和系统未最小化裁剪，操作系统未国产化等问题。在设备远程运维安全方面，智能变电站新设备的广泛应用使站内二次设备的运维工作变得更加复杂。目前大多数运维主站系统主要解决功能性问题，在安全方面的考虑相对不足，一旦边界防护被突破会给整个电网的运行带来不可估量的损失。基于此，本篇文章对继电保护设备智能运维数据的一体化挖掘方法进行研究，以供参考。

关键词：继电保护设备；智能运维数据；一体化挖掘方法

引言

在现代智能变电站中，大多数继电保护系统采用数字化、网络化、高智能化等技术手段。所以变压器继电保护在提高电力系统安全性方面起着重要作用，这使得以往依靠人工定期检查的操作和维护活动更加烦琐和复杂，实时状态检测已成为一种普遍趋势。通过利用继电保护装置和运维工作系统本身的状态信息收集和判断等功能，为继电保护运维的工作人员提供了检测决策的依据，实现对电气设备的状态情况及时实施检测，从而可以精确定位问题，有效减少停电检测的时间，从而提升了电力安全性。

1继电保护概述

继电保护装置指在电网中的发电机、变压器、线路等电力设备发生故障危及电网运行安全时，可以向运维管理人员第一时间发送报警信号或直接向断路器发出跳闸指令的自动化设备。继电保护装置主要包括测量部分（和定值调整部分）、逻辑部分及执行部分。其工作原理是通过监测电网中各电力元件出现短路或者异常情况时的电气量（如电压、电流、功率、频率等）的变化来实现继电保护动作。在智能电网实际建设过程中，选择继电保护装置要注意满足可靠性、选择性、灵敏及速动性这四“性”要求，以此来确保继电保护装置的工作性能，进而增强智能电网的抗干扰能力及稳定性，以免发生大规模停电。

2继电保护隐性故障产生原因

（1）错误整定。软件错误会导致保护参数值不稳定，而且由于操作管理人员的自身专业技术水平培养不到位，操作过程中人员责任心意识不强都可能导致大量错误问题的产生。例如，参数调试错误、保护管理不到位和对整定原则不清晰等，这些基本错误就可能会直接造成错误保护的设定值不当。电磁型保护和微机型保护定值配合不当导致保护装置动作。除此之外，一旦当前电网使用潮流条件发生较大的温度变化时，保护的额定值就可能会随之发生调整，不能与当前电网整体构造、运转处理方式相适应，造成各类电力系统安全事故的频发，最终出现电网继电保护隐性漏电的故障问题。（2）设备故障。设备经常发生的主机故障主要指的是主机软件以及主机硬件发生的故障，在企业软件安全系统设计过程和研发过程中，电力主机在设计、测试和实际使用时容易产生隐性安全故障，这不仅与软件生产者和厂商有关，还与软件使用者密不可分。所以，为了能避免这些隐形硬件的故障，相关硬件厂商需要最大限度地提高应用设备的硬件产品质量，使电力系统的用户能十分放心地使用硬件厂商的产品，此外，软件安装人员应确保应用系统的正确安装，并对软件的应用系统进行积极的安装维护和日常管理工作。

3继电保护设备智能运维数据的一体化挖掘方法

1）生成所有频繁项集，也就是发现支持度大于或等于最低支持度阈值的项集。2）生成强关联规则，即寻找大于或等于频繁项目集中最小置信度阈值的关联规则。关联规则挖掘定义如下。定义：设I＝｛i1，i2，…，in}是频繁项目集，D代表事务数据库，每个事务对应一个子集X，每个强关联属性对应一个规则Y，将关联规则表示为X⇒Y；关联规则X⇒Y的支持S是代表事务数据库中包含XUY的事务占事务数据库D的百分比。根据以上流程，为继电保护装置智能运行维护数据寻找相关数据。在此基础上对继电保护装置智能运维数据中的异常数据分类，如果这个子集X是包括异常数据的属性集，那么根据分类属性进行相似度分析，此时的奇异值分解为

Q＝Kia×（1）

式中，Ki代表网络异常数据i的验证信息，a代表异常网络数据的特征向量，u代表异常数据分布式特征量的加权值。取异常数据的特征值作为训练子集，其表达式为

G＝∑a（z）/R（2）

式中，G为异常数据的特征值训练子集，z代表数据挖掘过程中的冗余信息，a）表示冗余信息的向量函数，R代表异常数据联合分布概率。因为上述挖掘的数据具有时序特征，只有直观、完整可视化显示，才能使运营者快速地发现各种指标之间的关系，使运营者能够预测运营者的工作。因此设计了一种数据挖掘的显示方法，对低维数据，可以用基本形式如线形图、堆积图和散点图来显示。对大于三维的多维数据点，最典型的方法是采用平行几何坐标法。并联可视化技术是一种将多维数据映射到二维平面进行显示的方法。假设需要展示Ｎ维数据，平行坐标可视化技术具体步骤如下所示。

步骤1：画出N个等间距的垂直平行坐标轴，每一个维度属性用一个轴来表示；

步骤二：根据不同尺寸属性值域分别在相应的竖轴上均匀地画出比例点；

步骤三：根据属性值在不同维度上的值，将每个数据投影到相应的轴线上，然后在不同轴线上依次连接点。事务数据库D的序列的子序列中，含有n个序列，那么它的支持度计算模式是有序的，前一个在后一个之前发生，作为一个发现序列模式的过程，每一条记录中频繁同时出现的某些项即此时的频繁项集是可以被挖掘的；引入垂直平行坐标轴且划出比例点后，每个属性值在不同维度上的数据投影到相应的轴线上，依次连接点，不断重复上述过程，直至输出各类元数据增加确定值，完成继电保护设备智能运维数据一体化挖掘。

4工程应用

现场实施过程中智能运维数据的一体化挖掘方法，实施过程中不需要增加新的通信协议，不产生新的通信端口，可以和原通信协议高度复用，兼容性强。主站基于三权分立原则进行设计，用户的登录采用双因子认证技术，所有的运维操作都记录审计日志，可进行溯源追踪。同时，对运维文件进行加密、签名及防重放设计，保障运维过程的安全。通过远程运维主站可以直接下发至智能录波器，接收到配置更新指令后智能录波器可以自动解析并校验文件，实现SCD文件的导库更新工作，可以大大提高工作效率，且不需要用户或工程服务人员到现场实施，节省了人力和时间成本，也可以满足现场的安全防护要求。

结束语

本文首先介绍了运维系统中继电保护装置的主要功能，然后设计了继电保护在线运维系统框架图，辅助创建了运维系统，重点讨论了建模、通信和框架等关键技术，用图表来分析操作和维护系统。继电保护在线运行维护系统完成了继电保护装置的状态监测和预警，最后为智能变电站和继电保护装置的监测和检测提供了依据。

参考文献

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