一种变电站继电保护方法及系统与流程

本发明涉及继电保护，尤其涉及一种变电站继电保护方法及系统。

背景技术：

1、继电保护技术领域涉及利用继电器系统来监测和控制电力系统的安全性，关键任务是检测电力系统中的异常条件，如过电流、过电压、欠频率等，以防止电气设备和网络因过载或故障而受损。继电保护系统通过在检测到异常条件时自动断开电源或调整电流流向来实现功能，保护变电站、发电机和输电线路等关键基础设施，需要精确的计算和复杂的逻辑判断，以确保快速且精确的响应，最大限度地减少潜在的设备损坏和服务中断。

2、其中，变电站继电保护方法专注于通过继电器和保护系统来确保变电站内部电力分配的稳定性和安全性，包括设置多级保护策略，例如过电流保护、差动保护和距离保护，以便于在电流或电压异常时快速隔离故障部分，保持系统剩余部分的正常运行。变电站继电保护的用途主要是预防由于设备故障或外部干扰导致的大规模电力中断和设备损坏，确保电力供应的连续性和可靠性。

3、现有继电保护技术虽然能够应对电力系统中的基本异常条件，如过电流和过电压，但在处理复杂故障和多点故障时，故障定位和响应速度常常不足以防止快速蔓延的故障影响，依赖于预设的保护策略和相对静态的故障处理逻辑，缺乏对实时数据的动态分析和即时响应能力。当面对交错或多变的故障类型时，传统技术无法准确识别故障的真实性质，导致保护措施的延迟或不精确，在实际操作中引起不必要的设备停机或过度保护。例如，在大规模电网故障发生时，传统系统的响应时延导致更广泛的设备损害和供电中断，不仅增加维修成本，也影响电力供应的可靠性和经济效益。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种变电站继电保护方法及系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种变电站继电保护方法，包括以下步骤：

3、s1：收集变电站继电器的电磁场数据，通过整合变电站电网的节点连接数据，进行电磁场分布图的绘制，生成电磁场数据矩阵；

4、s2：通过所述电磁场数据矩阵，对矩阵数据进行数值求解，对每个数据点进行位置校正和优化处理，并将处理后的节点连接数据进行空间定位，生成节点位置坐标；

5、s3：通过所述节点位置坐标，对标准变电站电网模型进行虚拟故障模拟，执行性能测试模拟变电站的实时故障响应，分析继电保护的性能变化，生成仿真测试结果；

6、s4：基于所述仿真测试结果，进行变电站的故障类型和响应时间分析，调整故障响应时间的测量参数，通过故障模拟并记录变电站继电保护的响应模式，生成参数优化结果；

7、s5：采用所述参数优化结果，在变电站设置实地测试场景，通过测试分析故障发生的原因和风险等级，发出实时预警，生成预警信号；

8、s6：根据所述预警信号，实时调整变电站继电器的触发时间、敏感度和动作特性，评估变电站继电器保护的稳定性指标，生成继电保护方案。

9、作为本发明的进一步方案，所述电磁场数据矩阵包括继电器的电场数值、磁场数值和空间分布图，所述节点位置坐标包括校正后的坐标值、误差范围和节点的空间分布，所述仿真测试结果包括模拟故障后的响应时间记录、继电保护的响应效率和性能变化数据，所述参数优化结果包括调整后的故障响应时间、响应效率指标和继电保护配置参数，所述预警信号包括故障级别、预警触发条件和风险评估指标，所述继电保护方案包括触发时间调整参数、敏感度调整和动作特性优化措施。

10、作为本发明的进一步方案，收集变电站继电器的电磁场数据，通过整合变电站电网的节点连接数据，进行电磁场分布图的绘制，生成电磁场数据矩阵的步骤具体为：

11、s101：收集变电站继电器的电磁场数据，在预设的测量点进行数据记录，记录每个测量点的电场和磁场数值，识别电场与磁场的变化模式，生成电磁场变化图；

12、s102：基于所述电磁场变化图，将电场和磁场数据与变电站的电网节点位置进行匹配，分析电磁场数据点与电网节点的关联性，生成节点电磁数据关联图；

13、s103：基于所述节点电磁数据关联图，根据电网节点与电磁数据的关联，制作电磁场分布图，识别多节点间电磁场的分布状况，生成电磁场数据矩阵。

14、作为本发明的进一步方案，通过所述电磁场数据矩阵，对矩阵数据进行数值求解，对每个数据点进行位置校正和优化处理，并将处理后的节点连接数据进行空间定位，生成节点位置坐标的步骤具体为：

15、s201：基于所述电磁场数据矩阵，提取矩阵中的关键数据点，分析变电站电网中潜在故障的区域，并识别潜在故障的风险，生成关键数据点；

16、s202：根据所述关键数据点，对每个数据点进行位置校正，通过调整数据点与实时地理位置的偏差，识别和标识数据的变化，生成校正后的数据点；

17、s203：基于所述校正后的数据点，整合节点在三维空间中的坐标，将节点坐标和物理空间的位置进行匹配，生成节点位置坐标。

18、作为本发明的进一步方案，通过所述节点位置坐标，对标准变电站电网模型进行虚拟故障模拟，执行性能测试模拟变电站的实时故障响应，分析继电保护的性能变化，生成仿真测试结果的步骤具体为：

19、s301：采用所述节点位置坐标，在变电站中设置虚拟故障点，模拟多故障点在变电站电网模型上的影响，模拟差异化故障条件下的变电站继电保护响应，生成虚拟故障模拟数据；

20、s302：基于所述虚拟故障模拟数据，执行变电站继电保护的性能测试，通过记录模拟故障发生时的电流和电压响应，分析变电站继电保护对故障的实时反应能力，生成响应性能数据；

21、s303：利用所述响应性能数据，进行变电站继电保护性能的分析，通过比较预测数据与实时响应数据，评估变电站继电保护在多种故障情况下的稳定性，生成仿真测试结果。

22、作为本发明的进一步方案，基于所述仿真测试结果，进行变电站的故障类型和响应时间分析，调整故障响应时间的测量参数，通过故障模拟并记录变电站继电保护的响应模式，生成参数优化结果的步骤具体为：

23、s401：基于所述仿真测试结果，采用聚类分析方法，对故障响应时间和类型进行模式识别，识别变电站故障的类别和反应速度特征，生成故障类型数据；

24、s402：利用所述故障类型数据，调整变电站继电保护的故障响应时间测量参数，优化变电站继电保护对差异化故障反应的敏感性，生成调整后的测量参数；

25、s403：应用所述调整后的测量参数，重新模拟故障场景，并记录变电站继电保护的电流和电压变化和保护装置的激活时间，验证调整后参数的有效性，生成参数优化结果。

26、作为本发明的进一步方案，所述聚类分析方法的公式如下：其中，为多个故障实例之间的加权欧氏距离，为故障实例的特征向量，和分别为与比较的两个故障实例的特征向量，、和为权重系数。

27、作为本发明的进一步方案，采用所述参数优化结果，在变电站设置实地测试场景，通过测试分析故障发生的原因和风险等级，发出实时预警，生成预警信号的步骤具体为：

28、s501：基于所述参数优化结果，设置变电站实地测试场景，包括故障注入点和监测装置的布局，执行场景配置和设备校验，生成故障注入效果评估结果；

29、s502：根据所述故障注入效果评估结果，执行变电站的故障模拟和实时监测，记录变电站继电的故障响应数据，调整监测参数优化变电站继电保护的效率，生成故障分析数据集；

30、s503：通过所述故障分析数据集，分析变电站继电的故障原因和风险等级，执行风险分级和继电安全预警，利用预警自动触发机制优化变电站继电保护的可靠性，生成预警信号。

31、作为本发明的进一步方案，根据所述预警信号，实时调整变电站继电器的触发时间、敏感度和动作特性，评估变电站继电器保护的稳定性指标，生成继电保护方案的步骤具体为：

32、s601：根据所述预警信号，调整变电站继电器的触发时间，优化敏感度设置和动作特性，匹配差异化变电站继电保护的响应需求，建立继电器调整记录；

33、s602：从所述继电器调整记录中抽取调整后的参数，对变电站继电器在多种故障模拟环境下进行性能测试，识别继电器在差异化故障模拟下的响应数据，获取继电器性能数据；

34、s603：利用所述继电器性能数据，对比多测试周期内的变电站继电模式变化，评估多种策略对差异化变电站继电保护的稳定性，提取关键性能指标，构建继电保护方案。

35、一种变电站继电保护系统，所述变电站继电保护系统用于执行上述变电站继电保护方法，所述系统包括：

36、数据分析模块收集变电站继电器的电磁场数据，整合变电站的节点连接数据，构建电磁场分布图，生成电磁场数据矩阵；

37、数据校正模块对所述电磁场数据矩阵进行数值分析，对数据点执行位置校正与优化，计算校正后数据的空间坐标，生成节点位置坐标；

38、故障模拟模块利用所述节点位置坐标，在变电站模型上进行虚拟故障模拟，执行继电保护性能测试，并记录响应时间和性能变化，生成仿真测试结果；

39、故障类型分析模块基于所述仿真测试结果，分析故障类型与响应时间，调整并优化测试参数，记录变电站继电保护的响应模式，生成参数优化结果；

40、测试预警模块根据所述参数优化结果，设置实地测试场景，处理变电站继电保护的响应数据，发出预警，设计差异化变电站继电保护策略，生成性能评估结果。

41、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

42、本发明中，通过电磁场数据矩阵的数值求解和节点的精确空间定位，能够详细绘制电磁场分布图，提供对电网节点之间互动的深入视图，不仅提高故障定位的精度，而且通过对节点位置的精确校正，提升故障分析和模拟的准确性。变电站继电保护的性能通过实时故障响应模拟得到有效的检验和优化，使得故障响应时间和故障类型分析更为精细，确保变电站操作的连续性和安全性。通过实地测试和预警信号的发出，进一步加强应急响应的及时性和有效性，为预防大规模电力中断和设备损害提供一个更为强大的保障，减少潜在的服务中断。