基于模糊推理法的配電系統(tǒng)網絡饋線安全識別

丁力　王修儉

摘 要：在配電系統(tǒng)中，網絡安全與否直接影響系統(tǒng)的供電品質及供電可靠度。對于系統(tǒng)所發(fā)生的擾動，輕者會造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，重則會使饋線的保護繼電器動作使饋線開關跳脫。由于配電系統(tǒng)網絡狀態(tài)變化相當復雜，需要一個有效的方法判斷系統(tǒng)的安全狀態(tài)。本文提出基于模糊推理方法來判斷網絡饋線安全狀態(tài)，并對該方法的分析流程作簡要介紹，作為配電系統(tǒng)運行人員的參考。

關鍵詞：配電系統(tǒng)；網路饋線安全；模糊推理法；供電可靠度

中圖分類號：TM93 文獻標識碼：A

配電系統(tǒng)運行中經常會有負載變化、故障跳脫、饋線開關變化等現象發(fā)生，這些擾動會使配電系統(tǒng)部分網路運行接近或超越其安全限制條件，從而影響系統(tǒng)供電可靠度及安全性。

對配電網路安全的即時分析可確保用戶供電品質及供電可靠度，開發(fā)一種快速有效的網路安全分析方法，把網路上不安全饋線迅速尋找出來，提供給運行人員作為適當處理的重要參考，使供電系統(tǒng)隨時保持在安全環(huán)境下運行。

1 模糊關系推理

配電系統(tǒng)在發(fā)生擾動時或擾動發(fā)生后，系統(tǒng)網路上會出現一些不正常的現象，如：電壓突降、電流過載、相關電流差變大等現象發(fā)生，這些不正常現象，有可能使系統(tǒng)陷入不安全狀態(tài)。這些變化現象對系統(tǒng)安全程度的影響，可用模糊函數來歸納。假設這些參數變量電流值、相間電流差值及網絡不安全程度可用以下五個程度來區(qū)分：很低（VL）、低（L）、中（M）、高（H）、很高（VH）來表示。配電系統(tǒng)在正常運行條件下，一般每個匯流排皆有一條以上饋線相連接，當系統(tǒng)上發(fā)生偶發(fā)事件，則與該事件臨近的匯流排及饋線上的電壓和電流會發(fā)生異常變化。本文只針對饋線電流變化情況作為分析依據，建立饋線電流和饋線相間電流差的模糊集，以模糊推理法把不安全的網路饋線搜尋出來。

偶發(fā)事件發(fā)生后電流模糊化隸屬函數的推導如下：以變化后的電流值為計算基礎，取每組饋線三相電流中最高值的單相電流作為計算依據，即式（1）所示：

式中表示第i條饋線。再將每條饋線Ii除以饋線額定電流Irate，其比值設為Is，再將Is值根據模糊隸屬關系定義其適當的隸屬函數值，可區(qū)分其不安全程度：很低（VL）、低（L）、中（M）、高（H）、很高（VH）。

當偶發(fā)事件發(fā)生后引起饋線三相中任意兩相間相電流差值過大時，會造成接地繼電器動作、饋線跳脫，使i系統(tǒng)陷入不安全，因此本文以饋線相間電流差與允許的接地繼電器設定電流值Ig的比值，得到正規(guī)化后的Iu值，決定饋線相間電流差相對于不安全程度的模糊隸屬函數值。相間最大電流差計算如式（2）所示，文中接地繼電器設定電流值Ig為40Amp。

對于配電系統(tǒng)網路上所發(fā)生的偶發(fā)事件，利用上述所定義的關系，可將所分析系統(tǒng)內各饋線電流及相間電流的不安全程度迅速分類出來。依次把不安全程度H、VH模糊集的饋線組，利用楊格類型模糊集關系，判斷網路上每一條饋線的不安全程度，迅速排序找出不安全饋線。

2 饋線安全性與模糊關系

結合相關文獻基操作經驗，對于不安全饋線模糊隸屬集合，根據下列判斷準則給予適當的模糊隸屬值：

1）只有一單獨饋線供電的匯流排，當此饋線發(fā)生了因偶發(fā)事件而跳脫的情況，在安全分析時給予次饋線最高的不安全等級，其隸屬值為1。

2）一般饋線可允許110～125%的過載，因此以饋線負荷的110%為安全的限制條件，當饋線負荷電流超過110%時，網絡立即陷入有安全隱患的狀態(tài)；饋線負荷電流低于額定電流下，對網路不會有任何安全問題；當饋線負荷電流介于100%～110%間則網路正處于安全與不安全的邊界，對于此類不明確的現象，分別以模糊集來歸類其不安全程度。

3）饋線相間電流差超過接地繼電器設定值的95%時，網路立即陷入有安全隱患的狀態(tài)，極易使饋線接地繼電器跳脫，在安全分析中給予此饋線最高的不安全等級，其隸屬值為1。饋線相間電流低于50%對網路有不安全隱患；當饋線相間電流差介于70%～95%間，極易因其它事件使系統(tǒng)陷入不安全環(huán)境，對于此區(qū)間以適當的模糊集來歸類其不安全程度。

4）一個重大偶發(fā)事故發(fā)生時，所引起多條饋線運行負荷電流接近或超過饋線的安全限制條件，對于此類情況在安全分析時，給予較高的不安全等級。

3 饋線安全性與模糊關系

在不安全饋線搜尋過程中，首先搜尋是否有負載跳脫的匯流排，如果有直接列入此跳脫的饋線。如果網路上沒有此類跳脫事件，則執(zhí)行三相配電系統(tǒng)負載潮流分析，計算出每一條饋線三相電流值，再經過模糊推理方法來分析，迅速準確的篩選出不安全的饋線，并依其不安全程度排序。

先以一個簡單系統(tǒng)來說明，假設網路上發(fā)生偶發(fā)事件，與匯流排相鄰的饋線有L1、L2、L3，此三條饋線上的電流及相間電流的模糊隸屬函數值。然后利用楊格類型模糊運算，可得到該狀態(tài)下各饋線的模糊隸屬函數值分別為i（L1）=0.9，i（L2）=0.792，i（L3）=0.509，其不安全排序為（L1，L2），此推算過程可推至全網路系統(tǒng)，可把所有不安全饋線排序出來。

4 結論

配電系統(tǒng)網路饋線安全分析的方式，一般以電壓及電流大小是否違反限制判定條件來判斷，由效能指標排序方法或篩選方式得到，在計算過程中皆須經過復雜的運算過程，再經所定義的效能指標來排序篩選。在時效上較難符合配電自動化系統(tǒng)快速反應的要求。本文以具有快速收斂特性的電流注入負載潮流分析程序做基礎，再經過簡單且快速的模糊推論策略來分析系統(tǒng)的不安全程度。