继电保护多信息融合处理技术浅析

（ 耳、 眼、 鼻、 手等 ） 数据辨识实体的识别过程模型 ， 其 中有模糊集合理论 ， 【 ２ Ｉ 葛耀 中， 杜兆强， 刘浩芳． 自 适应速断保 护的动作性能分析…． 电力系 逻辑模板法 以及基于知识的专家系统。 其 中模糊集合理论和专家系统在 统 自动 化 ， ２ ０ ０ １ ． ２ ．
继电保护装置是 电力系统的重要组成部分 ， 其 作用是 在电气元件 发 模板实质上是一种表示与 辑关系进行 配 的综合参数模式方法。 生故障时 ， 将故障元件从 电力 系统中切除 ， 使故 障元件免于遭受更大破 ２ ． ４ 信 息融合 坏， 并保证电力系统尽快恢复正常运行。数十年来 ， 在 电力 生产的需 求 ， Ａ Ｉ 技术 的使用是 目 前智 能信 息融合 的重要方向 ，它的应用 可以融 以及相邻学科新技术 、 新设 备的支持下 ， 继 电保护的装备和应用 水平 日 人到信息融合 的各个层次 ，如 自适应 的方 法就是 Ａ ｌ 技 术在 工程领 域的 比较高层次 的应用 还包括 ： 提供对象 状态识别 、 模型解 释 、 益提高。 当前电力 系统正 向大容量 、 超高压 、 大机组、 大电网的方 向发展 ， 最简单应用 ， 随着 电网规模 的不 断增 大 ， 电压等级 的不断提高 ， 其对整个 电网运行的 安全． 陛、 可靠性 、 经济性 以及全 网管理水平的要求将越来越高 。 利用微机 取代常规控制保 护方式 ， 实现变 电站综合 自动化 ， 已成为各级 电力部 门 的热 门话题和共同追求。 １ 继 电保护中多信 息的利 用的背景与现状 继 电保护 中多信息的利用归根结底是多信息融合的技术 。 从信息论 的角度 ， 采集 的信息越多 ， 利用信息的冗余性 ， 系统 的容错性就越 强。由 于继电保护实时性强 ， 要求故 障后瞬时动作 ， 且 继电保护动作对 电力 系 统运行关系重大 ， 电力 系统 运行 对继 电保护可靠性 要求很高 ， 因此在计 算机技术没有 高度发展 的条件下 ， 在故障瞬间对各 种故障信息进行融合 处理有很大的难度 。 目 前随着继电保护装置硬件水 平的提高， 优 良特性 的传感器 的推广及通信能力 的增强 ， 多信息 的应用 ， 深层次 的信 息融合 辅助决策等各项功能， 提高这些判别环节的智 能化程 度和对系统多变运 行方式 的适应性 ； 使用多个相互协作 的 Ｅ ｓ系统 ； 使 用学习 系统 ， 以便 ｆ Ｊ 动适应系统运行 状态 的变化 ； 使用先进的立体数 据库 管理技 术为推理过 程提供服务。 ３ 多信息融合技 术在 电力系统继电保护中的应 用 回顾 电力系统继 电保护技术发展 的历史可 以看 出，信息的发掘 、 提 取与利用以满足电力系统发展 的要求一直是继 电保护技 术发展的重要 课题 。多信息融合利用可以有效的提 高继 电保护 的性能 ， 如距离继 电器 采用了电流 电压信息 ， 其受系统的影响明显小 于仅利用 电流信 息的过 流 保护 ； 差动继电器 由于使用 了两端的电流量 ， 其 在灵 敏度上的性能 明娃 优于过流保护 ； 又如引入 电压 信息 ， 方 向过流继 电器与传统的过流继 电 器相 比可以区分正 、 反 向故障。可见利用 的信息数量 的多少 与保护性 能 在继电保护装置中的实现成为 了可能 。 继电保 护多信息 的利用涉及面较 的优劣直接相关 ，根据不 同电气元件保护 的需求 和不同继 电保护 的特 广， 其多信息的融合技术可 以分为 ： 综合多种保护检测结果的信息融合 ； 点 ，有针对性 的对不 同层次的信息进行融合 可以有效提 高保护的性能。 综合多种故障检测方法的模糊信息融合 ； 综合处理各种故障信息的人工 但 由于继 电保护实时性强 ， 要求故障发生后 能立即动作 ， 其动作对 电力 智能信息融合 ；适应 系统参数变化调整的 自适应信息融合等几个方面。 系统运行关系重大 ， 因而电力系统对继电保护 的可靠性要求很 高， 且在 在 以上几个方面 ， 针对元件保护 和线路保护 ， 很多学者做了大量 的工作 。 目前多信息处理技术没有发展成熟的条件 下， 保 护装 置没有 能力在故障 ２ 多信息融合技术 的基本方法 瞬间实现所有层次信 息的融合处理 ， 所以多信 息融合技术在继电保 护领 ２ ． １ 传感器信息融合的证 据理论方法 域 的应用还不广泛。 其主要 的困难在于 ： 在信息采集方式 ， 传统保护仍 Ｄ— Ｓ证据理论方法是 由贝叶斯理论扩充而来 的， 其基于对某一假 设 采用 点对点 的配制方 式 ， 即一个 传感 器（ Ｔ Ａ、 Ｆ Ｖ等 ） 对应 一个（ 或很少 几 之上 的各个片段的证据进行 组合来估计假设 的真实性 ， 已在多传感器信 个 ） 保护装 置， 虽然有效 的降低 了二次负载 ， 但造成 ｒ 传感器数 目繁多 ， 息融合 中已得到广泛应用。 证据理论 的基 本策略就是将证据集合划分成 信息采集重复和二次接线复杂 ，各保护装置信息的可得性得不到保证 ； 多个不相关的部分 ， 利用它们对识别 框架独立进行判 断 ， 然后用证据合 在多信 息的传 递共 享方面 ， 因为需要传递 的信息层次多样 ， 且数据量很 成规则 ， 将多个这个证据 的判断结果组合起来 。经过 Ｄ — Ｓ 证据结合 ， 多 大（ 尤其是数据层信息 ） ， 对 于时 间要 求苛刻的继 电保护装 置来 说 ， 信息 个具体证 据组 合成一个抽象证据 ， 该 抽象证据综合 了具体证据 的信 息 ， 处理的实时性要求往往不容易满足 。 聚焦了具体证据 的共 同支持点 ， 但形式上抽象证据与具体证据具有相 同 目 前 的继 电保护装置都 已经实现 了微机化 ， 微机 品的技术发展 日 的表达 ， 这使得证据理论具有融合的开放性 和处理 的兼容性等优点。 新月异 ， 其数据处理与运算的能力 日 益提高 。网络技术和通讯技术 的飞 ２ ． ２ 信息论 的多传感器信息融合方法 跃与发展。在 网络与信息时代 ， 高速便捷 的网络 已经深入到 电力系统各 在某些场合 ， 多传感器信息融合并不需要用 统计 的方法 直接模 拟观 个环节 ， 目前的 网络速度与传输 能力 ， 已基本上 可以为继电保护多信息 测数据的随机形式 ， 而是依赖于观测参数与 目 标 身份之间的映射关系来 融合提供数据通道 ，且诸如 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 一类 网络协 ｝ 义 制定与采用也 为各 进行 目标识别 。 这类方法称为基于信息论的融合方法 ， 如模板法 、 聚类分 保护间的无缝通讯提供便利。以上两方面 的结合 ， 可以满足保护多信息 析法 、 自适应神经 网络法 、 表决法和信息熵法等。 上述方法在 电力系统都 融合信息实时性 的需求。 另外一个方 面， 数 字式 的传感器（ 如光电流 感 有了相关应用 ， 鉴 于后续 章节的应用重点 ， 这里简要介绍一下 聚类 分析 器 Ｏ Ｃ Ｔ 、 光 电压互感 器 Ｏ ） 为保护多信息融合 信息的可得性扫清 了障 法 。聚类分析法是一种启发式算法 ， 在模式类数 目不是精确知道的标志 碍 。 与传统的传感器相 比， 数字式传感器提供数字接 口， 输 出的足数字信 性应用 中， 这类方法很有效 。 它是按某种聚类准则将数据分类 ， 并把每个 息 ， 与 网络技术结合后 ， 可以彻底改变 目 Ⅱ 传感 器系统与保护之 间点对 数据组解释为相应的 目 标类 。当一个或多个传感 器观测到一个 对象时 ， 点的连接模 式， 实现真正 的信息共享。 就选择传感器数据 ， 通 过一个聚类分析算 法将这些数据按类分 组（ 模式 结 语 识别 ） ， 从而把这些数据组解 释为表示 目标类 的隶属关系。 已经提 出的分 军事 、 信息处理等领域有着广泛的应用 。多信 息融合技 术具有多信 类算 法有分层 聚类法 、 迭代分割法 、 分层设计 法 、 因素分析法 和图论法 息量 、 多层次 、 多手段的特点 ， 是处理多传感 器信息 资源 的有力 ｌ ｌ 具。 等。 ‘ 参 考 文献 ２ ． ３ 基于认识模型的多传感 器信息融合方法 【 １ ］胡玉峰 ， 尹项根 ， 陈德树 ， 等． 信息融合技术在 电力 系统 中的应用研 究 基 于认识模 型的多传感器信 息融合 方法是模仿人 类从 其多传感器 （ 一） 基本原理与方法ｌ Ｊ １ ． 继 电器 ， ２ ０ ０ ２ ， ３ ．
民 营科 技
２ ０ １ １ 年第７ 期
科 技 论 பைடு நூலகம்
继 电保 护 多信 息 融合 处理 技术浅 析
张 文 力
（ 邯郸欣和 电力建设有 限公 司， 河北 邯郸 ０ ５ ６ ０ ０ ０ ）
摘 要： ３电力 系统发生复杂故障或开关 、 － ＂ 保护存在较 多误动 、 拒动 以及 因信道干扰发 生信 息丢 失等诸 多不确 定因素时， 目前基于开关和保 护 信 息的诊 断方法己经不能取得满意的结果， 必须 寻找新的信息源。 关键 词 ： 电 力 系统 ； 继 电保 护 ； 信 息 系统
电力 系统中得 到了大量的应用。 逻辑模 板法 实质上是一 中匹配识别的方 【 ３ ］刘 同明， 夏祖 勋 ， 解洪成． 数据融合技术及其应用Ｊ Ｍ１ ． 北京 ： 国防工业 出版 社 ， ２ ０ ０ ８ ． 法， 它将系统的一个预先确定 的模 式与观测数据进行 匹配 ， 确定条件是 否满足 ， 从而进行推理 。预先 确定的模式 中可 以包 含逻辑事件 、 模糊 概 【 ４ Ｊ葛耀 中． 新型继电保护 与故障测距原理与技 术［ Ｍ Ｉ ｌ 西安 ： 西安交通大 念、 观测数据以及用来定 义一个模式 的逻辑关系中的不确定性等。因此 学出版社 ， ２ ０ ０ ６ ．