泛在電力背景下的配電網(wǎng)絡故障趨勢判斷研究

唐兵

【摘 ?要】對我國配電網(wǎng)絡故障趨勢判斷工作，是提高配電網(wǎng)絡安全性能重要的基礎(chǔ)形式，其對提升配電網(wǎng)絡安全性有著極大的意義。對于以往的配電網(wǎng)絡的故障趨勢判斷方法來說，一直都存在著趨勢判斷不準確以及誤差偏大的問題，而以大數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)的配電網(wǎng)絡故障趨勢判斷方法的提出，為配電網(wǎng)絡故障趨勢判斷工作的開展提供了一定的幫助，能夠有效解決以往工作當中存在的問題。在對配電網(wǎng)絡故障趨勢判斷進行分析的原理基礎(chǔ)之上，有效的運用 S 變換法來獲得配電網(wǎng)絡的復數(shù)矩陣，而且在此基礎(chǔ)之上，合理地運用 BP 網(wǎng)絡來獲得配電網(wǎng)絡的故障信號表現(xiàn)，從而引入到大數(shù)據(jù)分析法，合理地對配電網(wǎng)絡的故障趨勢進行有效判斷。該形式能夠有效地解決傳統(tǒng)判斷方法中存在的問題，更能提升整體工作的效率和質(zhì)量，為配電網(wǎng)絡故障趨勢判斷工作的開展提供有利保障。

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù)分析;配電網(wǎng)絡;故障趨勢;判斷研究

0 引言

我國10kV配電網(wǎng)屬于中壓電網(wǎng)，大多數(shù)采用中性點非有效接地方式，也稱小電流接地系統(tǒng)。在整個10kV配網(wǎng)系統(tǒng)故障中，根據(jù)故障的類型，可分為單相接地故障、雙相短路故障、雙相接地短路、三相短路故障等故障。其中單相接地故障發(fā)生的概率最高。另外，10kV配電網(wǎng)所處的地理環(huán)境復雜，一般采用單電源輻射性供電，總體長度長，配電線路分支較多，接地電阻大，不方便線路故障的檢測與排查。在電力網(wǎng)的末端部分，這樣環(huán)節(jié)的配電網(wǎng)絡是與用戶直接相連的，也能夠有效地反映出用戶對供電安全以及品質(zhì)等不同方面的需求。

1 配電網(wǎng)絡故障趨勢判斷的原理概述

對于短路故障大多數(shù)廠家判斷原理基本一樣，主要采用方法有電流突變法和過流速斷法。即當負荷電流大于正常負荷電流的一倍時觸發(fā)中斷，然后讀取短路電流進入速斷過流判斷，當前40ms檢測電流與速斷門限比較，超過速斷門限就認為發(fā)生了短路故障，沒有超過速斷門限則進入過流判斷，在下一個200ms內(nèi)檢測電流數(shù)值與過流門限進行比較，超過過流門限則判為故障，而沒有超過則認為沒有發(fā)生故障。

而接地故障號稱“世界難題”，目前做的最好的廠家科銳也承認對于接地故障只能達到70%左右的準確率。對于我國而言，中低壓配電網(wǎng)廣泛采用中性點不接地方式，又稱小電流接地方式。這種運行方式具有供電可靠性高的優(yōu)點，但是當發(fā)生單相接地故障時，不形成短路回路，沒有量值很大的短路電流，且三相線電壓仍然對稱，不影響負載的正常工作，可以繼續(xù)運行一段時間，但是發(fā)生單相接地后，非接地相對地的電壓會升高，而且持續(xù)性電弧接地時還會產(chǎn)生弧光過電壓，長期運行可能會損壞其絕緣，引發(fā)嚴重的相間故障。所以，當系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障后，應立即設(shè)法消除故障，即盡快地找出故障線路和故障點，進行必要的負荷轉(zhuǎn)移后，將接地設(shè)備從系統(tǒng)中切除。

在開展配電網(wǎng)絡故障趨勢判斷工作中，主要包括兩部分。首先，配電網(wǎng)絡的故障診斷模型建立工作，其次，要結(jié)合建立故障診斷模型來開展推理工作。結(jié)合已有配電網(wǎng)絡的故障信息內(nèi)容，賦予初值，并基于配電網(wǎng)絡運行規(guī)則開展計算工作，最后得出結(jié)果。并且也要對信息進行采集和處理，從而對構(gòu)造故障的元件庫以及故障元件進行最終的判定。而對于故障元件的判定，主要就是根據(jù)診斷結(jié)果以及故障元件判定的規(guī)則，獲取最后的故障元件。

2配電網(wǎng)絡故障建模獲取探討

配電網(wǎng)絡故障的復數(shù)矩陣獲取分析在對配電網(wǎng)絡的故障趨勢判斷原理進行分析的基礎(chǔ)之上，應運用 S 變換法來獲得相應的配電網(wǎng)絡復數(shù)矩陣，這樣才能夠為配電網(wǎng)絡的故障趨勢判斷提供更為有利的依據(jù)。S 變換形式屬于小波變換的擴展形式，而對于時頻分析方法，連續(xù)的小波變換以及短時的傅里葉變換有著擴展的作用和優(yōu)勢。其能夠有效地繼承小波分析變換中存在的時頻分析功能，也能運用傅里葉變換的形式提升計算的速度，該形式不僅可以提取原有的信號幅值信息，還能獲得相角信息，從而為開展故障趨勢判斷研究工作的開展提供有利保障。在高斯窗寬度與高度隨頻率 f 發(fā)生變化的情況，頻率高的狀態(tài)下則高斯窗寬度越大，而高度提升就擁有了調(diào)節(jié)頻率分辨率的功能。S 變換會對配電網(wǎng)絡的原有信號傅里葉變換的幅頻特性與相頻特性進行局部改變，而且配電網(wǎng)絡故障信號 h（t）的 S 變換結(jié)果復數(shù)矩陣的表現(xiàn)形式，能夠為配電網(wǎng)絡故障趨勢判斷提供良好的依據(jù)和條件。

3 對配電網(wǎng)絡故障趨勢判斷方法進行改進的有效策略

3.1 對配電網(wǎng)絡故障信號進行合理的采集

在獲得了配電網(wǎng)故障的復數(shù)矩陣的情況下，有效地運用BP 網(wǎng)絡算法來對配電網(wǎng)絡的故障信號開展采集工作。由于BP 網(wǎng)絡能夠通過利用傳播算法在自動的狀態(tài)下采集內(nèi)部的故障信號。合理的運用 BP 網(wǎng)絡來對配電網(wǎng)絡故障信號能夠有效的進行采集，所以在獲得了配電網(wǎng)絡故障的復數(shù)矩陣的情況下，應有效地借助 BP 網(wǎng)絡算法對配電網(wǎng)絡故障信號進行合理的收集。

3.2 對實際方法進行改進的方向

在實際中要在采集完配電網(wǎng)絡故障信號的情況下，有效地借助大數(shù)據(jù)分析法，合理地進行配電網(wǎng)絡故障趨勢的判斷工作。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是大數(shù)據(jù)分析當中最為重要的部分，而且其實質(zhì)也是從海量的數(shù)據(jù)當中挖掘出存在的知識，之后將發(fā)現(xiàn)的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為配電網(wǎng)絡趨勢判斷能夠識別的信息，當前所運用的 SVM 方法能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)絡的故障趨勢開展有效的判斷，以此來更好地發(fā)揮該方法的優(yōu)勢和作用。因此在采集配電網(wǎng)絡故障的基礎(chǔ)之上，應合理地運用大數(shù)據(jù)分析方法，借助 SVM 方法來對配電網(wǎng)絡故障趨勢進行合理判斷.

3.3 故障的判定和處理分析

配電網(wǎng)絡在運行當中可能會出現(xiàn)因傳感器故障而引起保護誤判或是誤動等問題?？梢栽O(shè)定單一類型故障條件的觸發(fā)判據(jù)，如傳感器或是電力部分未能經(jīng)過處理，那么需要判據(jù)的有以下幾點：應滿足故障的啟動判據(jù)要求，之后在廣義節(jié)點位置的 LOF 會呈現(xiàn)未滿足整定閾值的情況。而在這是會判定成為傳感器的故障，而且故障的節(jié)點也就是最大的 LOF 值所在的節(jié)點部分，數(shù)據(jù)的處理中心也會向各個測控終端發(fā)送相應的告警信息，以此來確保終端可靠不會出現(xiàn)動作;如果能夠滿足判據(jù)且 LOF 值，并且滿足甚至超過了整定的閾值，那么判定出來的現(xiàn)電力系統(tǒng)故障，其物理節(jié)點的位置是公共區(qū)域會被定位，這時的數(shù)據(jù)處理中心就要對故障發(fā)生的節(jié)點發(fā)送相應的動作命令，從而能夠更好的執(zhí)行隔離操作要求。

4 結(jié)束語

對于以往的配電網(wǎng)絡故障趨勢判斷形式來說，時常會出現(xiàn)趨勢判斷不準確且誤差大的問題表現(xiàn)，而對于以大數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)的配電網(wǎng)絡故障趨勢判斷方法能夠有力的解決這些問題。而在對配電網(wǎng)絡故障趨勢的判斷原理進行分析的情況下，應有效的運用 S 變換法來獲得配電網(wǎng)絡復數(shù)矩陣，在此基礎(chǔ)上借助 BP 網(wǎng)絡方法獲得全面的配電網(wǎng)絡故障信號特征信息，從而引入到大數(shù)據(jù)分析法，來對配電網(wǎng)絡故障趨勢開展判斷，進而更好的確保該工作有效開展，提升判斷結(jié)果的精度和效率，為配電網(wǎng)絡故障趨勢判斷工作的開展提供有利條件。

參考文獻：

[1]夏雨，賈俊國等.基于新型配電網(wǎng)自動化開關(guān)的饋線單相接地故障區(qū)段定位和隔離方法[J].中國電機工程學報，2003，23（1）：102-106

（作者單位：國網(wǎng)四川省電力公司大英縣供電分公司）