特高壓換流站智能設備運行故障監測方法研究

虞云翔

（國網江蘇電力有限公司 檢修分公司，江蘇 無錫 214000）

0 引 言

特高壓換流站智能設備以其低能耗和高性能的優勢受到了廣泛應用。其在運行過程中，由于負荷集中且存在較多回路，因此很容易出現故障[1]。特高壓換流站智能設備普遍具備輸出電路容量大的特點，無法以一個定性標準診斷其故障類型。監測特高壓換流站智能設備運行故障是確保特高壓換流站智能設備安全穩定工作的重要前提條件。目前，我國智能超高壓換流站設備故障的監測方法主要是采用主動自評估法來跟蹤智能超高壓換流站設備故障的具體參數，并通過GPRS傳輸監測數據。這種方法在實際應用中存在控制精度低的問題，無法實時動態精準監測特高壓換流站智能設備運行故障，經常會出現誤報警的情況。由此可見，以往針對傳統特高壓換流站智能設備運行故障監測方法的研究存在明顯不足，有必要針對特高壓換流站智能設備運行故障監測方法展開優化設計。為此，本文設計了一種新型特高壓換流站智能設備運行故障監測方法。

1 特高壓換流站智能設備運行故障監測方法

1.1 計算特高壓換流站智能設備運行故障電壓、電流數據

在特高壓換流站智能設備運行故障監測過程中，首先需要進行網絡初始化，根據提取的特高壓換流站智能設備運行故障特征設計拓撲結構[2]。再利用關聯分析對特高壓換流站智能設備運行故障特征進行權值和閾值編碼，得到故障電壓、電流數據初始種群。利用關聯分析編碼時，針對不符合故障電壓、電流數據的權值和閾值采取實數編碼法。通過關聯分析訓練獲得故障電壓、電流數據誤差平方和的倒數，作為適應函數。設特高壓換流站智能設備運行故障電壓、電流數據誤差平方和的倒數為f，可得：

式中，m是適應度高的已編碼特高壓換流站智能設備運行故障特征權值；i是輸出神經元的特高壓換流站智能設備運行故障特征個數，為實數；t是特高壓換流站智能設備運行故障特征輸出的期望值；a是特高壓換流站智能設備運行故障特征輸出的實際值。在求得特高壓換流站智能設備運行故障電壓、電流數據誤差平方和倒數的基礎上，對選取的故障電壓和電流數據進行個體之間的交叉及個體自身的變異，由此得出故障電壓、電流數據[3]。設特高壓換流站智能設備運行故障電壓為q，求得配電柜故障電壓數據為：

式中，c是特高壓換流站智能設備運行故障電阻率；p是特高壓換流站智能設備運行故障相對介電常數。特高壓換流站智能設備運行故障電流數據是在電壓數據的基礎上，加上適應度值的二次方。設特高壓換流站智能設備運行故障電流數據為S，則有：

式中，W是特高壓換流站智能設備運行故障預警適應度值。通過式（3）將特高壓換流站智能設備運行故障電壓、電流數據以實數進行展示，其中電壓數據如表1所示。

表1 特高壓換流站智能設備運行故障電壓數據

結合表1信息，得出特高壓換流站智能設備運行故障電流數據如表2所示。

表2 特高壓換流站智能設備運行故障電流數據

結合表2信息，基于關聯分析計算出的故障電壓、電流數據的激活函數與理想Sigmoid函數擬合狀態良好，可以利用關聯分析的迭代過程激發新型神經元性能，提高特高壓換流站智能設備運行故障電壓、電流數據計算的精準度。

在電流回路正常的狀態下，誤差pi屬于正常范圍，pi∈(-0.090 9,0.111 1)，當電流回路存在異常時，廣義變比和理想變比的比值就超出上述范圍。由此可總結出，電流回路誤差在此范圍內的是正常運行的電路，超出此范圍的電路存在故障。

將此方法用于系統中的A、B以及C三相電流回路中，設pi和gi為故障值，假如pi,A(B,C)∈(-0.090 9,0.111 1)，則可得出gi,A(B,C)=1，即該條支路的繼電保護裝置i的A(B,C)電流回路沒有故障。假如pi,A(B,C)?(-0.090 9,0.111 1)，可得出該條支路的繼電保護裝置i的A(B,C)電流回路存在故障。由此得出圖1的電流回路故障流程圖。

圖1 電流回路故障診斷流程圖

1.2 特高壓換流站智能設備運行故障監測數據處理

統一特高壓換流站智能設備運行故障監測信息中的參數屬性，將故障監測信息屬性與語義相關聯[4-7]。設其表達式為δ，通過方程式表示為：

式中，x是信息特征模糊空間的摩擦系數。通過式（4）將特高壓換流站智能設備運行故障監測信息屬性與語義相關聯，強化各部分之間的互聯共享，并處理特高壓換流站智能設備運行故障監測數據。應用的64條關聯解析規則如表3所示。

表3 64條啟發式關聯規則

結合表3所示，通過64條啟發式關聯規則，包含各類不同特高壓換流站智能設備運行故障類型的描述對象，提高設計方法的監測精度。

1.3 顯示特高壓換流站智能設備運行故障監測結果

完成監測數據處理后，將系統故障監測報警功能連接后臺，顯示特高壓換流站智能設備運行故障監測數據[8]。結合監測數據的實時傳遞情況，傳輸終端數據并顯示數據信息，實現特高壓換流站智能設備運行故障監測。

2 實例分析

2.1 實驗準備

為構建實例分析，實驗對象選取某特高壓換流站智能設備，并對特高壓換流站智能設備故障的基本參數進行具體設計，如表4所示。

表4 特高壓換流站智能設備故障參數

根據表4所示，首先采用本文提出的監測方法監測特高壓換流站智能設備運行故障，通過Weapectl1.2.1軟件獲取監測誤報警率，設置其為實驗組，然后使用傳統監測方法監測特高壓換流站智能設備運行故障，將Weapectl1.2.1軟件得到的監測誤報警率記為對照組[9,10]。實驗中共設置7個測試點位，分別為2 mA、3 mA、4 mA、5 mA、6 mA、7 mA以及8 mA，記錄實驗結果。

2.2 實驗結果分析與結論

整理實驗結果，如圖2所示。

圖2 監測誤報警率對比圖

通過圖2可知，本文設計方法監測誤報警率明顯低于對照組，具有實際應用價值。

3 結 論

通過特高壓換流站智能設備運行故障監測方法研究，能夠取得一定的研究成果，解決傳統特高壓換流站智能設備運行故障監測中存在的問題。由此可見，特高壓換流站智能設備運行故障監測方法是具有現實意義的。在日后的研究中，還需要進一步研究，為減少特高壓換流站智能設備運行中出現故障的次數提供參考。