基于UKF的配電網電壓越限智能通信報修方法

韓婷婷

（國網鄂州供電公司供電服務指揮中心，湖北 鄂州 436000）

0 引 言

UKF（Unscented Kalman Filter）在配電網電壓越限智能通信報修中獨具特色，可提高配電網電壓越限智能通信報修的質量和效率。基于UKF的配電網電壓越限智能通信報修方法適合解決在網絡大環境中分布式的在線求解問題，可為自適應、檢測保護協調系統提供高智能化的軟件體系結構。此外，它具有自主性和自治性的檢修辦法，可根據環境變化和自身知識決定自己的智能行為，同時通過與其他智能體交換知識或信息獲得更多數據，從而檢測與報修配電網電壓[1]。本文將基于UKF的多智能體系統應用于配電網電壓越限智能通信報修方法，以提高報修質量和效率。

1 基于UKF的配電網電壓越限智能通信報修方法

1.1 配電網的自動分層

配電網為復雜閉環結構。出于保護需求，配電網多使用具有輻射狀的供電開環運行方式，且其結構層次相對明顯。設計基于UKF的配電網電壓越限智能通信報修方法時，可將配電網中的所有用戶劃區，并對可開斷設備分層[2]。由于配電網結構的多變性特征，單純使用人工分層易產生設備遺漏和設備重復問題，且人工分層的工作量極大。分層時，通過引入電力系統中較常用的網絡描述矩陣編程，可實現配電網的自動化分層。

1.1.1 自動分層研究

基于UKF的配電網電壓越限智能通信報修方法，采用配電網結構進行故障定位、檢測與報修[3]。在網絡分層中，“分層”表現為：在連接關系中距離電源越近，可開斷設備層次越低；距離越遠，可開斷設備層次越高。配電網分層時遵循的基本思想為：從樹根處開始搜索，每搜索到一個可斷開設備，就將其作為第j層，再根據斷開設備分層；以斷開設備后面的節點作為新起點繼續搜索，如此反復最終遍歷整個網絡。假設配電網單處故障的前提下不會發生，可開斷設備層數重復和可開斷設備遺漏的問題。

1.1.2 配電網建模、描述矩陣和拓撲

基于UKF的配電網電壓越限智能通信報修方法，包括變壓器、變電站、導線、負荷以及斷路器。對于已給定的配電網，首先對網絡中的各個節點編號。編號時，需注意配電網中的斷路器或變壓器，因為此處任何一個斷路器或變壓器都被認為是一個節點，然后再依照潮流的走向建立網絡描述矩陣。

1.2 基于UKF的配電網故障定位

1.2.1 利用UKF技術進行配電網故障定位

一般投訴電話來自于不同用戶區且涉及不同的設備，因此將UKF技術應用于配電網電壓越限智能通信報修方法，根據投訴電話所在地點向上追溯，找出并報修問題設備。網絡一般呈輻射狀運行，且用戶區處于樹枝最末端。利用UKF算法進行配電網故障定位，可找出唯一與該投訴電話相對應的可斷開設備。

1.2.2 利用UFK技術進行故障報修

故障定位后，配電網中故障線路呈現紅色，并發出報修信息。故障排除后，線路顏色恢復正常。

基于此，進一步利用UKF技術，依據各個可開斷設備的層次，按照式（1）確定由投訴電話所決定的可斷開設備的可觀測狀態：

其中，xk為n×1的維度的可觀測狀態值，xk∈R；uk-1為控制值；wk-1為故障噪音值；zk為觀測值。

假設所有變量值都服從高斯分布，則系統初始值為：

首先，根據k-1時間點的最優值，估得為k時刻的變量，Pk,k-1為k時刻方差：

然后，根據式（3）和式（4）所得值計算最優方差，并解得濾波增益值：

當有足夠投訴電話時，按照式（1）計算觀測狀態值，可找出某個閾值的可開斷設備，此可開斷設備即為最終的故障定位。

在基于UKF的配電網結構中，若故障電話1來自于節點12即用戶G區，那么其可斷開的設備為k3、k1、k5、t7，且k3、k1、k5、t7分別屬于2、1、3、4設備層。由式（8）可知，K1(k3)=0.265，K1(k5)=0.122，K1(k1)=0.383，K1(k7)=0.530。若故障電話2來自于節點14即用戶H區，那么其可以斷開的設備層k1、k3、k5、t9，且k1、k3、k5、t9分別屬 于第2、1、4、3設備層。由式（8）可知，K2(k1)=0.083，K2(k3)=0.265，K2(k5)=0.522，K2(k9)=0.330。

分析兩個故障電話，可初步得出各個可能開斷的設備的故障濾波增益值，即K1∪2(k1)=0.292、K1∪2(k3)=1.387、K1∪2(k9)=3.430以及K1∪2(k7)=0.421。由故障概率可知，沒有設備故障隸屬度高于5.959，故需等待故障電話，以更好地計算與分析。

2 實驗論證分析

本次實驗以MS Access和VB 5.0分布作為本地數據庫和窗體界面的開發工具，設計了一個基于UKF的配電網電壓越限智能通信報修應用程序。

實驗中，隨機抽取電話投訴的用戶區作為實驗數據。當某個設備的濾波增益值高于5.959時，該設備存在故障，同時結束程序。當設備的濾波增益值低于5.959時，繼續等待下一個投訴電話。表1為故障設備診斷報修結果比較表。

表1 故障設備診斷報修結果比較表

由表1可知，當k3斷開時，診斷后k3濾波增益值為8.864，高于正常值5.959，可認為k3為故障設備，同時結束程序并發出警告。這一結果與最初的假設相同，論證了本文所設計的基于UKF的配電網電壓越限智能通信報修方法的正確性和可行性。

3 結 論

本文設計的基于UKF的配電網電壓越限智能通信報修方法，有效實現了對配電網的故障定位，且報修范圍廣、報修精度高。實驗研究表明，本文設計的基于UKF的配電網電壓越限智能通信報修方法具有正確性和可行性。