基于柔性電流互感器的配電變壓器臺區用戶識別方法

王 亮，藍小武，王慧琴，黃欣琰

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518001）

0 引 言

在配電網運行過程中，配電變壓器臺區作為配電網終端的最后環節，直接影響到社會民眾的用電安全，所以實現配電變壓器臺區穩定、安全、經濟、智能化運行對國家電網智能化發展發揮著極其重要的社會作用、經濟作用[1]。本文提出了基于柔性電流互感器的配電變壓器臺區用戶識別方法。

1 基于柔性電流互感器的配電變壓器臺區用戶識別方法

柔性光學電流互感器作為一種新型的光學計量手段，通過傳感纖維的Faraday（法拉第）磁光效應對一次電流進行傳感。柔性光學電流互感器主要是由光感電流傳感環、光纖及采集模塊構成。

光感電流傳感環纏繞在絕緣電纜的外部，處在低電壓端口，光感傳感環外圍可以匹配相應的部件進行支撐。傳感光纜利用一種特殊光纖材料和運作技藝后，能夠在現場實現纏繞和焊接，達到在不停電或短時間停電狀況下裝置TA的目的。

1.1 配電變壓器分接頭定位

通過定位配電變壓器的具體檔位，能夠對變比進行調整，進而改變低電壓兩端的電壓值，借此處理配電變壓器臺區使用電壓過低的問題[2]。配電變壓器分接頭定位，即改變非規定變比k的目的就是使負荷載母線電壓始終保持在預先設定的范圍。在現場環境中，變比k通常是不連續的，常用的配電變壓器高電壓兩邊分接頭的總數目在4～8個，從基本原理上解釋變比調整的影響。假設利用變比k的值域變動來實現電壓荷載控制，可用如下微分方程來描述：

其中：T表示ULTC的時間系數；V0表示參考電壓，VR表示受端電壓。從式（1）中能夠推斷出電壓負荷載一端和變比的關系：

由式（2）可知，x表示狀態變量，?和?表示無功功率狀態下的最小值和最大值，在其他常量保持不變的情況下,ES代表配電變壓器（ULTC）分接頭的調整檔位，VR/ES代表k的極大值。

1.2 確定隱藏層節點數

利用反向傳播算法去定義新的配電變壓器臺區內的隱藏層特征，這些特征在輸入狀態中是不會顯現出來，但卻可以捕捉輸入狀態中和目標函數最相似的基本特征。對于供電系統內多層前饋網絡，隱層節點數的多少是臺區用戶識別的關鍵。如果數量過少，那么網絡所能捕捉到的用以處理變壓器相關問題的數據太少；如果數量過多，不單會額外增加識別時間，最重要的是隱層節點數目太多還有可能會造成“過渡吻合”狀況，即識別誤差率增大進而造成系統泛化能力持續降低，因而合理選擇隱層節點的數量就極其重要。因為隱層數以及節點數的確定過程較為復雜，一般處理原則如下。在可以精準反映輸入、輸出關系的前提條件下，需選擇數目較少的隱層節點數，從而使供電網絡結構較為簡單明確。

1.3 信號發送與接收

電力纜線的阻抗范圍在0.3～62 Ω[3]。因為配電線路構造以及配電變壓器表現的阻抗性相對較為穩定，所以用電負荷的大小對電力纜阻抗的波動影響比較劇烈。信號接收部分則是由耦合電路、濾波器BPF以及模擬終端AFE三部分構成，其主要作用就是對來自電力纜線上傳的擴頻信號進行有效接收和解析調整。其中，信號接收電路的任務是提升頻帶內的信號接收率（耦合電路設計的一部分），盡最大可能地抑制來自電力纜線的聲波干擾，且使濾波網絡的電力損耗最小。

1.4 信號檢測分析

對于配電變壓器臺區用戶識別過程中的信號檢測，其下端調制信號游離在電網電壓過零點周圍，從而導致電壓過零點附近會產生一部分畸變電壓信號。對于這部分的畸變電壓信號的檢測，可以從時域或頻域兩方面進行檢測。時域檢測包括時間差分法與頻率差分法等，頻域檢測則具體涵蓋了傅里葉轉換法、小波轉換法等。傅里葉轉換法和小波轉換法對臺區產生的畸變電壓信號檢測度比較高，但缺點是運算量比較大，不適合變壓器臺區識別的調改，所以本文將采取時域檢測法對臺區畸變電壓信號進行獨立檢測。

2 實驗與效果分析

2.1 實驗準備

為確保實驗的正確性，將兩種方法設計置于相同的實驗參數中，進行識別能力的檢測。實驗參數具體如表1所示。

2.2 實驗結果分析

實驗過程中，通過兩種不同的識別方法同時在相同環境中進行工作，分析其識別率能力的變化。實驗效果對比如圖1所示。

根據實驗結果發現，本文設計方法隨著實驗次數的增加，在識別率上與傳統方法和實測相差并不大，結果在93%～96%；在誤差值的結果上，本文設計方法要低于傳統方法和實測，即錯誤率較低，具有較高的有效性。

表1 實驗參數設置

圖1 實驗結果對比圖

3 結 論

本文對基于柔性電流互感器的配電變壓器臺區用戶識別方法進行分析，依托柔性電流互感器的特征，根據配電變壓器臺區的分析解讀，實驗論證表明，本文設計的方法具備極高的有效性。希望本文的研究能夠為基于柔性電流互感器的配電變壓器臺區用戶識別提供理論依據。