面向智能变电站保护的FMM测试及改进SVM校验诊断技术

doi:10.11930/j.issn.1004-9649.202408049

中国电力 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (6): 76-82.DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202408049

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面向智能变电站保护的FMM测试及改进SVM校验诊断技术

吕鹏飞¹(), 裘愉涛²(), 金盛³(), 王志华⁴()

1. 国家电网有限公司，北京　100032
2. 国网浙江省电力有限公司，浙江杭州　310007
3. 国网嘉兴供电公司，浙江嘉兴　314000
4. 武汉凯默电气有限公司，湖北武汉　430223

收稿日期:2024-08-14 发布日期:2025-06-30 出版日期:2025-06-28
作者简介:
吕鹏飞（1979），男，硕士，高级工程师（教授级），从事交直流系统继电保护研究，E-mail：lv-pengfei@sgcc.com
裘愉涛（1967），男，硕士，高级工程师（教授级），从事继电保护原理及应用研究，E-mail：zdqyt@vip.sina.com
金盛（1990），男，学士，高级工程师，从事继电保护原理及应用研究，E-mail：jsxsy0912@163.com
王志华（1972），男，通信作者，博士，高级工程师（教授级），从事变电站智能测试及运维技术研究，E-mail：1259107825@qq.com
基金资助:
国家电网有限公司总部科技项目资助（5108-202218280A-2-268-XG）。

FMM Testing and Improved SVM Diagnostic Verification Technology for Intelligent Substation Protection

LV Pengfei¹(), QIU Yutao²(), JIN Sheng³(), WANG Zhihua⁴()

1. State Grid Corporation of China, Beijing 100032, China
2. State Grid Zhejiang Electric Power Co., Ltd., Hangzhou 310007, China
3. State Grid Jiaxing Power Supply Company, Jiaxing 314000, China
4. Wuhan Kemov Electric Co., Ltd., Wuhan 430223, China

Received:2024-08-14 Online:2025-06-30 Published:2025-06-28
Supported by:
This work is supported by the Science and Technology Project of State Grid Corporation (No.5108-202218280A-2-268-XG).

摘要/Abstract

摘要：

为解决智能变电站大量二次设备测试复杂、工期长以及缺乏测试结果诊断的难题，引入正向最大匹配（forward maximum matching，FMM）算法实现保护自动测试，并基于蛙跳算法（frog leaping algorithm，FLA）改进支持向量机（support vector machines，SVM）模型完成测试结果的校验诊断。面向智能站保护配置信息关系，提出了保护自动测试与诊断系统架构。通过分析不同保护原理应用电压/电流定值关系建立保护测试需求，构建测试模板集合，利用哈希和编辑距离算法进行相似度比较，基于FMM算法实现了待测装置自动测试。算例分析与工程实例验证了所提技术的有效性。

关键词: 智能变电站, 保护自动测试技术, 正向最大匹配算法

Abstract:

To address the problems of complex testing, long construction period, and insufficient diagnostic testing results for numerous secondary devices in smart substations, this paper introduces the forward maximum matching (FMM) algorithm to achieve automatic protection testing, and improves the support vector machines (SVM) model based on the frog leaping algorithm (FLA) to complete the verification and diagnosis of test results. For the protection configuration and information relationship of intelligent stations, propose an architecture for protecting automatic testing and diagnosis systems; By analyzing different protection principles and the relationship between applied voltage/current and setpoints, establish protection testing requirements, construct a set of testing templates, compare similarity using hash and edit distance algorithms, and FMM algorithm was used to achieve automatic testing of the device under test. The effectiveness of the proposed technology was verified through case analysis and engineering examples.

Key words: intelligent substation, protection automatic testing technology, forward maximum matching

吕鹏飞, 裘愉涛, 金盛, 王志华. 面向智能变电站保护的FMM测试及改进SVM校验诊断技术[J]. 中国电力, 2025, 58(6): 76-82.

LV Pengfei, QIU Yutao, JIN Sheng, WANG Zhihua. FMM Testing and Improved SVM Diagnostic Verification Technology for Intelligent Substation Protection[J]. Electric Power, 2025, 58(6): 76-82.

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图/表 11

参考文献 17

1	李远, 苏适, 杨家全, 等. 基于连接状态定位的智能变电站二次系统故障定位方法[J]. 智慧电力, 2024, 52 (2): 63- 70.
	LI Yuan, SU Shi, YANG Jiaquan, et al. Fault location method for intelligent substation secondary system based on connection state location[J]. Smart Power, 2024, 52 (2): 63- 70.
2	皮志勇, 朱益, 廖玄, 等. 智能变电站多信息融合建模的通信链路故障定位方法[J]. 中国电力, 2023, 56 (8): 207- 215.
	PI Zhiyong, ZHU Yi, LIAO Xuan, et al. Fault location method for communication link with multi-information fusion modeling of smart substation[J]. Electric Power, 2023, 56 (8): 207- 215.
3	王志华, 张江南, 晋阳珺, 等. 智能变电站PMU频率跳变问题的诊断及处理[J]. 浙江电力, 2024, 43 (7): 37- 44.
	WANG Zhihua, ZHANG Jiangnan, JIN Yangjun, et al. Diagnosis and treatment for frequency hopping of PMU within an intelligent substation[J]. Zhejiang Electric Power, 2024, 43 (7): 37- 44.
4	夏国强, 韩柳, 谢俊, 等. 基于逻辑接口模型和子图同构的变电站二次回路自动设计研究[J]. 广东电力, 2023, 36 (3): 77- 83. DOI
	XIA Guoqiang, HAN Liu, XIE Jun, et al. Research on automatic design of substation secondary circuit based on logic interface model and subgraph isomorphism[J]. Guangdong Electric Power, 2023, 36 (3): 77- 83. DOI
5	刘涛, 李伟华, 汤熠. 综合智慧能源系统典型构架网络安全防护研究[J]. 综合智慧能源, 2024, 46 (5): 81- 90. DOI
	LIU Tao, LI Weihua, TANG Yi. Security protection of typical networks for integrated smart energy systems[J]. Integrated Intelligent Energy, 2024, 46 (5): 81- 90. DOI
6	周柯, 王晓明, 巫聪云, 等. 智能变电站改扩建镜像调试技术研究及应用[J]. 电力系统保护与控制, 2021, 49 (24): 168- 176.
	ZHOU Ke, WANG Xiaoming, WU Congyun, et al. Research and application of mirroring debugging technology in reconstruction and expansion of an intelligent substation[J]. Power System Protection and Control, 2021, 49 (24): 168- 176.
7	盛海华, 计荣荣, 李海, 等. 基于专家知识库的一键顺控系统镜像调试技术研究与应用[J]. 电力系统保护与控制, 2024, 52 (3): 180- 187.
	SHENG Haihua, JI Rongrong, LI Hai, et al. Research and application of mirror debugging technology for one key sequential control system based on an expert knowledge base[J]. Power System Protection and Control, 2024, 52 (3): 180- 187.
8	LI W W, WANG X M, GUO Z P. Research on acceptance of intelligent substation equipment based on secondary system debugging technology[J]. Journal of Physics: Conference Series, 2022, 2260 (1): 012044. DOI
9	翟星宇, 张俣妤, 贺子清. 智能变电站线路保护配置与调试接入方法研究[J]. 农村电气化, 2023, (10): 5- 7, 11.
	ZHAI Xingyu, ZHANG Yuyu, HE Ziqing. Research on the configuration and debugging access method of intelligent substation line protection[J]. Rural Electrification, 2023, (10): 5- 7, 11.
10	文检萍. 继电保护智能变电站线路调试[J]. 通讯世界, 2017, 24 (20): 205- 206. DOI
11	王洪彬, 何荷, 黄睿灵, 等. 基于人工神经网络的智能变电站保护系统故障诊断[J]. 电工电能新技术, 2023, 42 (9): 97- 104. DOI
	WANG Hongbin, HE He, HUANG Ruiling, et al. Fault diagnosis of smart substation protection system based on artificial neural network[J]. Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy, 2023, 42 (9): 97- 104. DOI
12	申狄秋, 卢雯兴, 王荣超, 等. 支持向量机下基于机器学习优化的继电保护故障诊断技术研究[J]. 电子设计工程, 2021, 29 (8): 53- 57.
	SHEN Diqiu, LU Wenxing, WANG Rongchao, et al. Research on fault diagnosis technology of relay protection based on machine learning optimization under support vector machine[J]. Electronic Design Engineering, 2021, 29 (8): 53- 57.
13	王晓丽, 孙晓莉. 基于机器学习的继电保护故障诊断和分类研究[J]. 电气传动自动化, 2021, 43 (4): 17- 20, 52. DOI
	WANG Xiaoli, SUN Xiaoli. Research on fault diagnosis and classification of relay protection based on machine learning[J]. Electric Drive Automation, 2021, 43 (4): 17- 20, 52. DOI
14	薛明军, 徐胜, 邹磊, 等. 考虑通信流量控制的配电网线路5G差动保护方案[J]. 浙江电力, 2024, 43 (7): 29- 36.
	XUE Mingjun, XU Sheng, ZOU Lei, et al. A 5G-enabled scheme for differential protection of distribution lines considering data flow control[J]. Zhejiang Electric Power, 2024, 43 (7): 29- 36.
15	金恩淑, 陈和平, 夏国武. 基于开关函数的晶闸管整流器差动保护新方法[J]. 东北电力大学学报, 2023, 43 (2): 31- 38.
	JIN Enshu, CHEN Heping, XIA Guowu. A new differential protection method of thyristor converter in rectifier station based on wwitching function[J]. Journal of Northeast Electric Power University, 2023, 43 (2): 31- 38.
16	高亮亮. 基于Excel的变压器差动保护计算设计与验证[J]. 内蒙古电力技术, 2023, 41 (1): 81- 86.
	GAO Liangliang. Design and verification of differential protection calculation of transformer based on excel[J]. Inner Mongolia Electric Power, 2023, 41 (1): 81- 86.
17	冉鑫. 智能变电站的二次设备调试与检修[J]. 中国高新技术企业, 2017, (4): 128- 129.

类别	配置功能	逻辑值
1	差动保护	0
2	停用重合闸	0
3	远方修改定值	1
4	远方投退压板	1
5	远方切换定值区	1
6	电流电压输入软压板	1
7	GOOSE输出软压板	1
8	GOOSE输入软压板	1

类别	配置功能	逻辑值
1	差动保护	0
2	停用重合闸	0
3	远方修改定值	1
4	远方投退压板	1
5	远方切换定值区	1
6	电流电压输入软压板	1
7	GOOSE输出软压板	1
8	GOOSE输入软压板	1

序号	功能类别	编码
1	测试正确	0000
2	软压板错误	0001
3	控制字错误	0010
4	定值错误	0011
5	电压\电流相差较大	0100
6	时间不足	0101
7	1.2倍定值误\拒动	0110
8	1.05倍定值误\拒动	0111
9	0.95倍定值误\拒动	1000

序号	功能类别	编码
1	测试正确	0000
2	软压板错误	0001
3	控制字错误	0010
4	定值错误	0011
5	电压\电流相差较大	0100
6	时间不足	0101
7	1.2倍定值误\拒动	0110
8	1.05倍定值误\拒动	0111
9	0.95倍定值误\拒动	1000

功能逻辑	测试参数	动作情况
差动保护启动	I=0.2205 A	1.05倍整定值可靠动作
差动保护启动	I=0.1995 A	0.95倍整定值可靠不动作
差动速断	I=2.646 A	1.05倍整定值可靠动作
差动速断	I=2.394 A	0.95倍整定值可靠不动作
CT断线告警	I=0.0724 A	1.05倍整定值可靠动作
CT断线告警	I=0.0655 A	0.95倍整定值可靠不动作

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FMM Testing and Improved SVM Diagnostic Verification Technology for Intelligent Substation Protection

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序号	误差	训练次数	正确率/%
1	0.0095	7000	96.56
2	0.0583	6300	95.63
3	0.0967	6200	94.78
4	0.4692	6100	68.75
5	0.5876	5800	51.32

编码	功能类别	数据数量	错误数量	正确率/%
0000	测试正确	45	0	100.0
0001	软压板错误	45	5	88.9
0010	控制字错误	45	6	86.7
0011	定值错误	45	2	95.6
0100	电压\电流相差较大	45	4	91.1
0101	时间不足	45	0	100.0
0110	1.2倍定值误\拒动	30	1	96.7
0111	1.05倍定值误\拒动	30	0	100.0
1000	0.95倍定值误\拒动	30	1	96.7

[1]	陶军, 钟鸣, 张艺, 刘锋, 武玉珠, 夏振兴. 基于网络流算法和深度神经网络的智能变电站二次系统故障定位方法[J]. 中国电力, 2025, 58(9): 68-78.
[2]	叶远波, 王吉文, 孙振兴, 王志强, 赵勇呓. 分区协同下适应新一代智能变电站的通信链路故障定位方法[J]. 中国电力, 2025, 58(9): 79-87.
[3]	叶远波, 王吉文, 汪伟, 毛玉荣, 王志华. 基于哈希和编辑距离算法的SCD双层向量化与变更校验技术[J]. 中国电力, 2024, 57(1): 255-262.
[4]	皮志勇, 朱益, 廖玄, 李振兴, 方豪, 吴沛. 智能变电站多信息融合建模的通信链路故障定位方法[J]. 中国电力, 2023, 56(8): 207-215.
[5]	皮志勇, 朱益, 廖玄, 李振兴, 方豪, 吴沛. 基于深度学习的智能变电站通信链路故障定位方法[J]. 中国电力, 2023, 56(7): 136-145.
[6]	钟鸣, 陶军, 刘洵宇, 杨逸, 杨炳元. 智能变电站光纤虚实回路映射及故障诊断技术[J]. 中国电力, 2023, 56(10): 171-178.
[7]	李肖博, 于杨, 姚浩, 习伟, 蔡田田. 新一代智能变电站采控装置[J]. 中国电力, 2022, 55(4): 85-92.
[8]	何金栋, 王宇, 赵志超, 李俊娥, 谢新志, 张锐文, 柳玙卿, 裘德熙. 智能变电站嵌入式终端的网络攻击类型研究及验证[J]. 中国电力, 2020, 53(1): 81-91.
[9]	王利平, 庞晓艳, 朱雨, 刘鑫, 赵子涵, 张旭丰, 丁希亮. 基于物联网和移动互联的二次设备运维技术研究与应用[J]. 中国电力, 2019, 52(3): 177-184.
[10]	王平, 贾立莉, 李守学, 李抗, 律方成. 110 kV全户内智能变电站接地网优化设计[J]. 中国电力, 2018, 51(3): 42-48.
[11]	汪东, 何瑞文, 江青云. 智能变电站虚拟局域网精细化配置方法[J]. 中国电力, 2018, 51(11): 147-153.
[12]	邹振宇, 孙中尉, 修黎明, 韩本帅, 牛得存. 智能变电站信息模型组态解耦技术研究[J]. 中国电力, 2018, 51(1): 78-82.
[13]	王小立, 刘海涛, 张旭丰, 施宇. 基于网络分析仪的智能变电站配置文件在线管控研究与应用[J]. 中国电力, 2017, 50(8): 141-145.
[14]	刘清泉, 郝晓光, 何磊. 智能变电站二次系统信息标准化平台关键环节与技术[J]. 中国电力, 2017, 50(4): 176-180.
[15]	李劲彬, 夏天, 陈隽, 韩柳, 冯英. 集成式隔离断路器运维检修系列标准创制与应用[J]. 中国电力, 2017, 50(11): 84-89.

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