中国电力 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (8): 159-167.DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202308131
王阳1(), 马伟东1, 刘洎溟2, 王博石2, 姚凯3, 韩伟1, 余娟2(
)
收稿日期:
2023-08-30
接受日期:
2024-05-29
出版日期:
2024-08-28
发布日期:
2024-08-24
作者简介:
王阳(1986—),女,高级工程师,从事继电保护等研究,E-mail:wangyang_0201@qq.com基金资助:
Yang WANG1(), Weidong MA1, Jiming LIU2, Boshi WANG2, Kai YAO3, Wei HAN1, Juan YU2(
)
Received:
2023-08-30
Accepted:
2024-05-29
Online:
2024-08-28
Published:
2024-08-24
Supported by:
摘要:
二次系统是否可靠直接关系整个变电站乃至系统能否安全可靠运行。随着高比例新能源并网,如何有效检测二次系统故障愈发重要。针对现有逻辑回路的故障方法对数据完备性要求较高而难以实际应用,现有二次设备的故障检测方法难以辨识正常数据和故障数据的微小差异导致计算精度无法保障的问题,提出基于关联规则与重构误差的二次系统故障检测方法。首先,利用Apriori算法求出故障报警信息与逻辑回路中故障装置的关联规则,实现逻辑回路故障快速诊断;然后,利用正常二次设备的运行数据训练个体判别器,通过衡量待判别数据的重构误差来判别二次设备运行状态,并利用集成学习模型量化设备当前故障检测概率;最后,对集成学习模型进行集成优化,以提高二次设备异常预警的可信度。利用河南省某变电站实际运行数据集进行仿真测试,验证了所提方法的有效性和准确性。
王阳, 马伟东, 刘洎溟, 王博石, 姚凯, 韩伟, 余娟. 基于关联规则与重构误差的二次系统故障检测方法[J]. 中国电力, 2024, 57(8): 159-167.
Yang WANG, Weidong MA, Jiming LIU, Boshi WANG, Kai YAO, Wei HAN, Juan YU. Secondary System Fault Detection Method Based on Association Rules and Reconstruction Error[J]. Electric Power, 2024, 57(8): 159-167.
告警信息 | 故障原因 | |
线路1运行灯熄灭、线路1保护装置失电告警、装置电源空开跳开 | 二次回路短路 | |
保护装置告警灯无法复归、保护自检异常、参数自检异常 | CPU插件损坏 | |
保护装置告警断线 | CPU插件损坏 | |
保护板、采样板异常 | 采样插件损坏 | |
公用测控稳控装置异常、现场检查装置闭锁、运行灯灭 | 电源插件损坏 | |
运行灯熄灭、线路保护装置失电告警、液晶面板灭 | 电源插件损坏 |
表 1 报文信息数据集示例
Table 1 Example of message information dataset
告警信息 | 故障原因 | |
线路1运行灯熄灭、线路1保护装置失电告警、装置电源空开跳开 | 二次回路短路 | |
保护装置告警灯无法复归、保护自检异常、参数自检异常 | CPU插件损坏 | |
保护装置告警断线 | CPU插件损坏 | |
保护板、采样板异常 | 采样插件损坏 | |
公用测控稳控装置异常、现场检查装置闭锁、运行灯灭 | 电源插件损坏 | |
运行灯熄灭、线路保护装置失电告警、液晶面板灭 | 电源插件损坏 |
告警信息 | 故障装置 | |
对侧保护通道告警,线路1保护装置失电告警 | 保护电源插件损坏 | |
线路1运行灯熄灭,线路1保护装置失电告警 | 保护电源插件损坏 | |
现场“通道 异常灯”亮,后台报“**线光距保护装置闭锁或异常”信号 | 通道故障 | |
线路1保护2告警,线路1保护1告警 | 通道故障 | |
装置运行灯不亮,装置失电告警 | 电源插件损坏 | |
液晶面板灭,运行灯熄灭,线路1保护装置失电告警 | 电源插件损坏 |
表 2 有效关联规则
Table 2 Effective association rules
告警信息 | 故障装置 | |
对侧保护通道告警,线路1保护装置失电告警 | 保护电源插件损坏 | |
线路1运行灯熄灭,线路1保护装置失电告警 | 保护电源插件损坏 | |
现场“通道 异常灯”亮,后台报“**线光距保护装置闭锁或异常”信号 | 通道故障 | |
线路1保护2告警,线路1保护1告警 | 通道故障 | |
装置运行灯不亮,装置失电告警 | 电源插件损坏 | |
液晶面板灭,运行灯熄灭,线路1保护装置失电告警 | 电源插件损坏 |
模型 | 实验次数 | CAC/% | PRE/% | CRE/% | F1/% | 排序 | 总时长/s | |||||||
M1 | 1 | 90 | 50.0 | 100 | 66.7 | 1 | 4.7 | |||||||
2 | 80 | 33.3 | 100 | 50.0 | 2 | 5.2 | ||||||||
3 | 80 | 33.3 | 100 | 50.0 | 1 | 6.4 | ||||||||
M2 | 1 | 100 | 100.0 | 100 | 100.0 | 1 | 69.1 | |||||||
2 | 100 | 100.0 | 100 | 100.0 | 1 | 60.4 | ||||||||
3 | 100 | 100.0 | 100 | 100.0 | 1 | 71.9 |
表 3 M1与M2预警结果指标比较
Table 3 Comparison of early warning results for line protection data between M1 and M2
模型 | 实验次数 | CAC/% | PRE/% | CRE/% | F1/% | 排序 | 总时长/s | |||||||
M1 | 1 | 90 | 50.0 | 100 | 66.7 | 1 | 4.7 | |||||||
2 | 80 | 33.3 | 100 | 50.0 | 2 | 5.2 | ||||||||
3 | 80 | 33.3 | 100 | 50.0 | 1 | 6.4 | ||||||||
M2 | 1 | 100 | 100.0 | 100 | 100.0 | 1 | 69.1 | |||||||
2 | 100 | 100.0 | 100 | 100.0 | 1 | 60.4 | ||||||||
3 | 100 | 100.0 | 100 | 100.0 | 1 | 71.9 |
模型 | 模型个数 | CAC/% | CRE/% | 是否漏判 | ||||
优化后(M3) | 5 | 100 | 100 | 否 | ||||
随机集成1(M2) | 5 | 83 | 100 | 否 | ||||
随机集成2(M2) | 5 | 83 | 100 | 否 | ||||
随机集成3(M2) | 5 | 83 | 100 | 否 | ||||
原集成模型(M2) | 8 | 92 | 100 | 否 |
表 4 优化前后的集成模型性能比较
Table 4 Performance comparison of integrated models before and after optimization
模型 | 模型个数 | CAC/% | CRE/% | 是否漏判 | ||||
优化后(M3) | 5 | 100 | 100 | 否 | ||||
随机集成1(M2) | 5 | 83 | 100 | 否 | ||||
随机集成2(M2) | 5 | 83 | 100 | 否 | ||||
随机集成3(M2) | 5 | 83 | 100 | 否 | ||||
原集成模型(M2) | 8 | 92 | 100 | 否 |
故障 | 模型个数 | CAC/% | CRE/% | 是否漏判 | ||||
纵联通道中断 | 10 | 100 | 100 | 否 | ||||
通风不畅 | 10 | 100 | 100 | 否 |
表 5 M3在二次设备典型故障中的判别效果
Table 5 The discrimination effect of M3 in typical faults of secondary equipment
故障 | 模型个数 | CAC/% | CRE/% | 是否漏判 | ||||
纵联通道中断 | 10 | 100 | 100 | 否 | ||||
通风不畅 | 10 | 100 | 100 | 否 |
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