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摘 要：继电保护系统状态评价的可靠实现是基于先进的状态监测和诊断技术提供的设备状态信息，在实际的应用处理过程中，数据采集量呈指数型增长，在造成硬件资源浪费的同时会堵塞数据传输通道，造成继电保护在线状态评价难以实现。为解决这一问题，有效的提高状态评价的效率及质量，有必要对实时采集到的数据进行合理的精简。
关键词：状态评价；继电保护；大数据；精简指标
前言
继电保护系统在电力系统运行过程中的作用是当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。而状态评价的任务是针对继电保护系统本身，是为了在最短的时间内诊断出保护系统潜在的故障风险，并及时的进行修复，避免保护出现拒动、误动等问题。
一.状态评价中存在的大数据特性
传统的状态评价主要是依赖于历史运行数据计算得出保护不正确动作率，并结合不正确动作率定量的评估电网安全影响；而在状态检修过程中，继电保护状态评价时会采集、记录大量的历史数据、实时数据、波形等，且由于电力系统规模的逐渐扩大，运行可靠性要求的逐渐提高，在每条线路、每台变压器、各个母线上都配置了完善的保护装置。这就导致在状态分析评价时会采集大量的数据，这些数据带有大数据的基本特征，即数据容量大、种类多、获取速度快、可变性大、真实性高、复杂性大、价值低等。这些特征导致数据处理效率低下、占用大量系统资源等问题的发生，如何对这些数据进行合理的优化、精简就显得非常重要。[1]
二.大数据精简方法及精简指标体系
在电力系统一次系统连接关系及继电保护系统装置间的配合关系已知的前提下，当故障发生时，继电保护动作将故障切除后，即可确定扰动源的位置，同时系统中任意位置继电保护装置的预期行为结果即可确定。在各个保护装置对这一扰动的反应结果明确的情况下，就可对比分析保护的行为是否正确。这种方法由于直接利用了保护装置内部加工得到的数据，而不是利用原始的波形数据，这就有效的降低了需要处理的数据量。在对数据进行精确需要建立在精简后的数据能够可靠的实现保护系统在线评价，所以在这里我们以继电保护动作原理为基础，提出如下可量化、数值型的精简指标体系。
2.1反应动作可能性的指标
1）启动距离DS
启动距离指的是保护装置测量值与保护启动值之间的相对差异。当一次系统运行正常时， DS 反应保护测量值与测量噪声的相对大小；当一次系统存在扰动时， DS 反应保护系统元件的灵敏度。
2）动作距离 DO
动作距离指的是保护测量值与保护动作边界之间的相对差异。这一指标是一个相对值，可以在每个继电保护装置内部计算生成。这一指标上传至保护评价系统后可以直接评估保护是否达到动作条件，更重要的是通过这一指标可以判断测量值与动作边界的远近，实现量化评价保护动作的可能性。
2.2反应动作速度的指标
在对保护反应动作速度进行评价时，需要用到启跳时间TSO ，它指的是从保护装置启动元件动作到保护发出跳闸命令的时间。反映了保护装置从启动到发出跳闸命令这一过程的时间长短，一般用于判断继电保护算法、时间设定值是否合理等。这一指标在计算是由各自保护装置内部时钟确定得出，所以无需建立一个统一的时钟基准。
2.3反应保护系统灵敏度的指标
1）穿越频率FT
穿越频率指的是保护装置在保护启动到故障恢复这一时间段测量值穿越动作边界的次数。能够反应保护装置对故障的反应灵敏度。当保护可靠反映故障时，穿越频率很低；反之，当测量值处于动作边界时，穿越频率比较高。
2）穿越时间 Tsi
这一指标指的是从保护启动到装置第一次越过整定值之间的时间差。可以反映了保护装置信号采集、模数转换及测量值计算的灵敏度，算法越灵敏，穿越时间越小。
3）动作区持续时间Tip
这一指标指的是保护装置测量值进入动作区内，并维持在动作区内的时间。
4）跳闸回路动作时间 Top
假设保护装置发出跳闸命令的时间为TO，则TOP表示从TO 到断路器断开、保护测量值首次低于返回值的时间差。这一指标反映了跳闸命令的接收时间与断路器的动作时间等跳闸回路的特性。
上述这些指标无需专门进行技术，其继电保护系统自身即可进行计算，尤其是在智能变电站中，只需添置软件模块就能实现数据的精简。[2]
三.状态评价大数据精简指标
上面我们对状态评价大数据精简指标进行了设定，在进行继电保护状态评价时就可以依照这些指标从下列几个方面对保护系统的运行状态进行评价。
3.1保护系统可靠性评价
从切除故障的充裕度和选择性要求出发，继电保护系统的可靠性表现为当一次系统故障后，故障处保护装置能发出跳闸命令，而相邻非故障元件的后备保护要求能启动并进入动作区。
在进行可靠性评价时，要结合故障元件保护装置启动距离及动作距离、相邻非故障元件保护装置的动作距离、远离故障元件保护装置主保护动作距离这三方面进行综合考虑，只有当三者均满足可靠性要求时，系统才能可靠动作；任意一个方面存在问题都会导致保护设备存在误动、拒动或隐藏风险。
3.2系统快速性评价
进行快速性评价时，需要综合保护装置穿越时间、启跳时间、动作区持续时间和跳闸回路动作时间这四个因素。当主保护（后备保护）正确动作时，后备保护（相邻非故障元件的远后备保护）的动作区持续时间和主保护动作区持续时间应接近；当主保护（后备保护）无法正确动作时，后备保护（相邻非故障元件的远后备保护）的动作区持续时间应满足相关规定要求，否则将无法满足保护装置的快速性要求。
3.3整定选择性评价
在进行整定选择性评价时，除了需要考虑可靠性要求外，还应考虑时间配合要求。具体来讲就是故障元件继电保护装置的后备保护启跳时间要大于主保护；相邻非故障元件的继电保护装置的后备保护，其启跳时间应大于故障元件后备保护启跳时间；远离故障元件的继电保护装置其主保护需要满足可靠性相关要求。
3.4灵敏性评价
在继电保护设计原则中，对于灵敏性有着严格的要求，当系统发生故障时，故障元件及相邻故障元件的保护装置都应能够敏锐感觉、正确反应。在进行评价时，应综合故障元件继电保护主保护和后备保护的穿越频率、相邻故障元件继电保护后备保护穿越频率、远离故障元件后备保护动作距离这几个方面的指标。
3.5跳闸回路完好性评价
通过对保护系统中各个保护装置跳闸回路动作时间进行比较，可以得到各跳闸回路的时间差异，进而判断跳闸回路是否存在隐藏故障。[3]
结束语
随着用电质量要求的日益提高，继电保护系统在电力系统中的重要性也越来越明显，为了保证其运行性能健康可靠，准确及时的进行状态评价有着积极的意义。在上面文章里，我们简单的对当前继电保护系统在状态评价过程中的大数据问题进行了简单了解，并重点对如何精简大数据，进而更好的实现状态评价进行了深入分析。随着状态检修技术及在线检测技术的发展，在继电保护状态评价工作中将逐步实现在线实时评价，使得运行人员更好的把握继电保护系统健康状况，更好的保证保护系统的可靠运行。
参考文献：
[1]陈星田，熊小伏，齐晓光，郑昌圣，钟加勇.一种用于继电保护状态评价的大数据精简方法[J].《中[国电机工程学报》，2015，（03）：539
[2]熊小伏，陈星田，郑昌圣，余锐.继电保护系统状态评价研究综述[J].《电力系统保护与控制》，2014，（05）：53-54
[3]孙思培.继电保护状态检修及状态评价体系的研究[C].2012-浙江大学：43-54
关键词：状态评价；继电保护；大数据；精简指标
前言
继电保护系统在电力系统运行过程中的作用是当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。而状态评价的任务是针对继电保护系统本身，是为了在最短的时间内诊断出保护系统潜在的故障风险，并及时的进行修复，避免保护出现拒动、误动等问题。
一.状态评价中存在的大数据特性
传统的状态评价主要是依赖于历史运行数据计算得出保护不正确动作率，并结合不正确动作率定量的评估电网安全影响；而在状态检修过程中，继电保护状态评价时会采集、记录大量的历史数据、实时数据、波形等，且由于电力系统规模的逐渐扩大，运行可靠性要求的逐渐提高，在每条线路、每台变压器、各个母线上都配置了完善的保护装置。这就导致在状态分析评价时会采集大量的数据，这些数据带有大数据的基本特征，即数据容量大、种类多、获取速度快、可变性大、真实性高、复杂性大、价值低等。这些特征导致数据处理效率低下、占用大量系统资源等问题的发生，如何对这些数据进行合理的优化、精简就显得非常重要。[1]
二.大数据精简方法及精简指标体系
在电力系统一次系统连接关系及继电保护系统装置间的配合关系已知的前提下，当故障发生时，继电保护动作将故障切除后，即可确定扰动源的位置，同时系统中任意位置继电保护装置的预期行为结果即可确定。在各个保护装置对这一扰动的反应结果明确的情况下，就可对比分析保护的行为是否正确。这种方法由于直接利用了保护装置内部加工得到的数据，而不是利用原始的波形数据，这就有效的降低了需要处理的数据量。在对数据进行精确需要建立在精简后的数据能够可靠的实现保护系统在线评价，所以在这里我们以继电保护动作原理为基础，提出如下可量化、数值型的精简指标体系。
2.1反应动作可能性的指标
1）启动距离DS
启动距离指的是保护装置测量值与保护启动值之间的相对差异。当一次系统运行正常时， DS 反应保护测量值与测量噪声的相对大小；当一次系统存在扰动时， DS 反应保护系统元件的灵敏度。
2）动作距离 DO
动作距离指的是保护测量值与保护动作边界之间的相对差异。这一指标是一个相对值，可以在每个继电保护装置内部计算生成。这一指标上传至保护评价系统后可以直接评估保护是否达到动作条件，更重要的是通过这一指标可以判断测量值与动作边界的远近，实现量化评价保护动作的可能性。
2.2反应动作速度的指标
在对保护反应动作速度进行评价时，需要用到启跳时间TSO ，它指的是从保护装置启动元件动作到保护发出跳闸命令的时间。反映了保护装置从启动到发出跳闸命令这一过程的时间长短，一般用于判断继电保护算法、时间设定值是否合理等。这一指标在计算是由各自保护装置内部时钟确定得出，所以无需建立一个统一的时钟基准。
2.3反应保护系统灵敏度的指标
1）穿越频率FT
穿越频率指的是保护装置在保护启动到故障恢复这一时间段测量值穿越动作边界的次数。能够反应保护装置对故障的反应灵敏度。当保护可靠反映故障时，穿越频率很低；反之，当测量值处于动作边界时，穿越频率比较高。
2）穿越时间 Tsi
这一指标指的是从保护启动到装置第一次越过整定值之间的时间差。可以反映了保护装置信号采集、模数转换及测量值计算的灵敏度，算法越灵敏，穿越时间越小。
3）动作区持续时间Tip
这一指标指的是保护装置测量值进入动作区内，并维持在动作区内的时间。
4）跳闸回路动作时间 Top
假设保护装置发出跳闸命令的时间为TO，则TOP表示从TO 到断路器断开、保护测量值首次低于返回值的时间差。这一指标反映了跳闸命令的接收时间与断路器的动作时间等跳闸回路的特性。
上述这些指标无需专门进行技术，其继电保护系统自身即可进行计算，尤其是在智能变电站中，只需添置软件模块就能实现数据的精简。[2]
三.状态评价大数据精简指标
上面我们对状态评价大数据精简指标进行了设定，在进行继电保护状态评价时就可以依照这些指标从下列几个方面对保护系统的运行状态进行评价。
3.1保护系统可靠性评价
从切除故障的充裕度和选择性要求出发，继电保护系统的可靠性表现为当一次系统故障后，故障处保护装置能发出跳闸命令，而相邻非故障元件的后备保护要求能启动并进入动作区。
在进行可靠性评价时，要结合故障元件保护装置启动距离及动作距离、相邻非故障元件保护装置的动作距离、远离故障元件保护装置主保护动作距离这三方面进行综合考虑，只有当三者均满足可靠性要求时，系统才能可靠动作；任意一个方面存在问题都会导致保护设备存在误动、拒动或隐藏风险。
3.2系统快速性评价
进行快速性评价时，需要综合保护装置穿越时间、启跳时间、动作区持续时间和跳闸回路动作时间这四个因素。当主保护（后备保护）正确动作时，后备保护（相邻非故障元件的远后备保护）的动作区持续时间和主保护动作区持续时间应接近；当主保护（后备保护）无法正确动作时，后备保护（相邻非故障元件的远后备保护）的动作区持续时间应满足相关规定要求，否则将无法满足保护装置的快速性要求。
3.3整定选择性评价
在进行整定选择性评价时，除了需要考虑可靠性要求外，还应考虑时间配合要求。具体来讲就是故障元件继电保护装置的后备保护启跳时间要大于主保护；相邻非故障元件的继电保护装置的后备保护，其启跳时间应大于故障元件后备保护启跳时间；远离故障元件的继电保护装置其主保护需要满足可靠性相关要求。
3.4灵敏性评价
在继电保护设计原则中，对于灵敏性有着严格的要求，当系统发生故障时，故障元件及相邻故障元件的保护装置都应能够敏锐感觉、正确反应。在进行评价时，应综合故障元件继电保护主保护和后备保护的穿越频率、相邻故障元件继电保护后备保护穿越频率、远离故障元件后备保护动作距离这几个方面的指标。
3.5跳闸回路完好性评价
通过对保护系统中各个保护装置跳闸回路动作时间进行比较，可以得到各跳闸回路的时间差异，进而判断跳闸回路是否存在隐藏故障。[3]
结束语
随着用电质量要求的日益提高，继电保护系统在电力系统中的重要性也越来越明显，为了保证其运行性能健康可靠，准确及时的进行状态评价有着积极的意义。在上面文章里，我们简单的对当前继电保护系统在状态评价过程中的大数据问题进行了简单了解，并重点对如何精简大数据，进而更好的实现状态评价进行了深入分析。随着状态检修技术及在线检测技术的发展，在继电保护状态评价工作中将逐步实现在线实时评价，使得运行人员更好的把握继电保护系统健康状况，更好的保证保护系统的可靠运行。
参考文献：
[1]陈星田，熊小伏，齐晓光，郑昌圣，钟加勇.一种用于继电保护状态评价的大数据精简方法[J].《中[国电机工程学报》，2015，（03）：539
[2]熊小伏，陈星田，郑昌圣，余锐.继电保护系统状态评价研究综述[J].《电力系统保护与控制》，2014，（05）：53-54
[3]孙思培.继电保护状态检修及状态评价体系的研究[C].2012-浙江大学：43-54