基于模糊推理的配電網(wǎng)供電能力評估系統(tǒng)設(shè)計

林巧紅

（國網(wǎng)浙江麗水市蓮都區(qū)供電有限公司，浙江麗水 323000）

模糊推理以模糊集合論作為數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)描述工具，可在擴展描述工具數(shù)理邏輯內(nèi)涵的同時，建立更加完整的數(shù)據(jù)推理流程，是一種相對不確定的推理應(yīng)用技術(shù)，在人工智能等多個領(lǐng)域都具備極強的實際應(yīng)用價值[1-2]。隨著數(shù)據(jù)信息傳輸量的增大，模糊推理能夠?qū)Ψ蔷_集合中的信息參量進行對應(yīng)化提取，且能夠?qū)⑺袛?shù)據(jù)指標(biāo)全部排列在近似性節(jié)點周圍，因此，模糊推理也被稱為近似推理。在人的常規(guī)思維模式下，模糊推理的處理過程基本與人工智能技術(shù)的推演形式保持一致。

在配電網(wǎng)傳輸環(huán)境中，由于線損率、線路平均負(fù)載等差異化條件的存在，電壓與電流的實際傳輸環(huán)境很難長期保持穩(wěn)定狀態(tài)。為解決該問題，邏輯歸納型配網(wǎng)評估系統(tǒng)在隸屬度曲線的支持下，確定個別應(yīng)用主機處的電子傳輸量，再聯(lián)合既定的權(quán)重評估模型，實現(xiàn)對配電網(wǎng)系數(shù)值的精準(zhǔn)計算。然而該系統(tǒng)在供電能力評估指標(biāo)計算方面所享有的精確化等級過低，很難滿足構(gòu)建穩(wěn)定化電量傳輸環(huán)境的實際應(yīng)用需求。為避免上述情況的發(fā)生，設(shè)計基于模糊推理的配電網(wǎng)供電能力評估系統(tǒng)，在電壓負(fù)載轉(zhuǎn)供模塊、電流公共數(shù)據(jù)信息表單等多個硬件執(zhí)行結(jié)構(gòu)的支持下。選擇必要性的評價因素，再聯(lián)合供電指標(biāo)評估取值條件，確定最終的模糊隸屬度函數(shù)。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

基于模糊推理的配電網(wǎng)供電能力評估系統(tǒng)硬件執(zhí)行環(huán)境由主體評估框架、電壓負(fù)載轉(zhuǎn)供模塊、電流公共數(shù)據(jù)信息表單3 部分共同組成，具體搭建方法如下。

1.1 主體評估框架

配電網(wǎng)供電能力主體評估框架包含電壓運行量表達空間和電流運行量表達空間兩個基本組成結(jié)構(gòu)。在配電網(wǎng)運行能力始終穩(wěn)定的情況下，待傳輸?shù)碾娮討?yīng)用量等級越高，最終規(guī)劃所得的電壓與電流評價指標(biāo)數(shù)據(jù)也就越多。出于實用性考慮，配電網(wǎng)供電能力評估系統(tǒng)的主體框架更適合應(yīng)用于實際電量規(guī)劃工程，可在提供表層及深層電子量信息的同時，統(tǒng)計電壓負(fù)載信息的轉(zhuǎn)供與消耗需求，也能夠適當(dāng)控制電流公共數(shù)據(jù)信息的轉(zhuǎn)存次數(shù)，從而使整個配電網(wǎng)環(huán)境可在短時間內(nèi)趨于穩(wěn)定[3-4]。從行為化角度來看，配電網(wǎng)供電能力評估框架具備較強的數(shù)據(jù)累計能力，可為相關(guān)硬件執(zhí)行設(shè)備提供大量可應(yīng)用的電壓與電流傳輸信息。圖1 為配電網(wǎng)供電能力評估框架圖。

圖1 配電網(wǎng)供電能力評估框架圖

1.2 電壓負(fù)載轉(zhuǎn)供模塊

電壓負(fù)載轉(zhuǎn)供模塊作為重要的系統(tǒng)硬件執(zhí)行結(jié)構(gòu)，同時具備電壓數(shù)據(jù)整合、電壓實值量確定、電壓傳輸系數(shù)確定的應(yīng)用能力。一般情況下，待傳輸?shù)呐潆娋W(wǎng)電壓數(shù)據(jù)總量越大，與該模塊匹配的負(fù)載轉(zhuǎn)供能力也就越強，且絕大多數(shù)電壓應(yīng)用信號只能從上級硬件結(jié)構(gòu)傳輸至下級硬件結(jié)構(gòu)[5-6]。電壓實值量能夠存儲于負(fù)載轉(zhuǎn)供模塊中的數(shù)據(jù)庫單元中，能夠在已知配電網(wǎng)環(huán)境中，確定個別電壓系數(shù)的實際供電傳輸能力。電壓傳輸系數(shù)限定了電壓負(fù)載轉(zhuǎn)供模塊所具備的供電應(yīng)用能力，在主體評估框架的作用下，該項物理指標(biāo)的表現(xiàn)能力能夠直接影響配電網(wǎng)環(huán)境的協(xié)調(diào)與作業(yè)形式[7-8]。圖2 為電壓負(fù)載轉(zhuǎn)供模塊結(jié)構(gòu)圖。

圖2 電壓負(fù)載轉(zhuǎn)供模塊結(jié)構(gòu)圖

1.3 電流公共數(shù)據(jù)信息表單

電流公共數(shù)據(jù)信息表單定義了配電網(wǎng)供電能力評估指標(biāo)的傳輸與應(yīng)用能力，可在已知數(shù)據(jù)信息列名、數(shù)據(jù)類型、信息長度等定義條件的情況下，判定各類型配電網(wǎng)供電參量是否允許空值系數(shù)的存在，再以此為依據(jù)，實現(xiàn)對評估主鍵結(jié)構(gòu)的設(shè)置。常見的電流公共數(shù)據(jù)信息列名包含id、flag、shj、pwd 等多種表現(xiàn)形式[9-10]。其中，id 列名對應(yīng)integer 型配電網(wǎng)供電信息指標(biāo)，其長度值始終保持為4 bit。若規(guī)定評估主鍵連接結(jié)果為“是”，則可認(rèn)為該類型電流公共數(shù)據(jù)信息不允許空值單位的存在。具體表單連接需求如表1 所示。

表1 電流公共數(shù)據(jù)信息表單連接需求

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

在硬件執(zhí)行環(huán)境的支持下，按照評價因素選擇、供電評估取值確定、模糊隸屬度函數(shù)計算的處理流程，實現(xiàn)系統(tǒng)軟件執(zhí)行環(huán)境的搭建，兩相結(jié)合，完成基于模糊推理的配電網(wǎng)供電能力評估系統(tǒng)設(shè)計。

2.1 評估因素選擇

從配電網(wǎng)絡(luò)運行效率方面考慮，應(yīng)選擇線損率作為主要評估指標(biāo)。線損率是指傳輸電壓、傳輸電流在單位時間內(nèi)的非必須消耗量，一般情況下，配電網(wǎng)環(huán)境中的線損率數(shù)值越大，供電公共數(shù)據(jù)信息對評估因素選擇結(jié)果的影響能力也就越強，反之則越弱[11-12]。在不考慮其他干擾條件的情況下，配電網(wǎng)供電能力評估因素的選擇結(jié)果只受到傳輸電壓差、傳輸電流差、配網(wǎng)電阻值3 項物理指標(biāo)的直接影響。傳輸電壓差可表示為,在整個配電網(wǎng)供電環(huán)境中，該項物理量基本能夠與傳輸電流差數(shù)值保持相同的物理變化趨勢。配網(wǎng)電阻值可表示為R，與上述兩項物理指標(biāo)不同，該項物理量的數(shù)量級水平越高，最終評估所得的線損率數(shù)值也就越小。聯(lián)立上述物理量，可將系統(tǒng)評估因素選擇結(jié)果表示為：

其中，e0代表最小的電網(wǎng)線損傳感系數(shù)，en代表最大的電網(wǎng)線損傳感系數(shù)，n代表線損率指標(biāo)的實際傳感處理次數(shù)，umax代表最大的供電評估實值量。

2.2 供電評估取值確定

供電評估取值結(jié)果將直接影響基于模糊推理配電網(wǎng)供電能力評估系統(tǒng)的實際檢測能力，通常情況下，模糊推理算法的作用強度越大，電網(wǎng)傳輸電壓與電網(wǎng)傳輸電流的供電評估取值結(jié)果的覆蓋范圍也就越大[13-14]。在不考慮其他干擾條件的情況下，供電評估取值結(jié)果受到電壓范圍值、電流范圍值、配電網(wǎng)供電權(quán)衡系數(shù)3 項物理指標(biāo)的影響。電壓范圍值可表示為,規(guī)定系統(tǒng)評估因素選擇結(jié)果始終保持為W，則該項物理指標(biāo)越大，最終計算所得的供電評估取值結(jié)果也就越大。電流范圍值可表示為,通常情況下，該項物理指標(biāo)始終與電壓范圍值的變化形式保持一致。配電網(wǎng)供電權(quán)衡系數(shù)可表示為β，由于模糊推理權(quán)限指標(biāo)的存在，該項物理量的取值結(jié)果始終處于0 到1 之間。在上述物理量的支持下，聯(lián)立式（1），可將系統(tǒng)供電評估取值結(jié)果表示為：

2.3 模糊隸屬度函數(shù)

模糊隸屬度函數(shù)的建立是基于模糊推理配電網(wǎng)供電能力評估系統(tǒng)設(shè)計的末尾處理環(huán)節(jié)，可在已知評估因素選擇結(jié)果與供電評估取值結(jié)果的基礎(chǔ)上，確定模糊推理算法的實際作用強度，從而最大程度上限定應(yīng)用電壓與應(yīng)用電流的最遠傳輸距離。由于配電網(wǎng)供電處理所涉及的范圍相對較為廣泛，且在模糊推理算法的作用下，電子傳輸量不得在非消耗環(huán)境下進行持續(xù)傳輸，因此，模糊隸屬度函數(shù)條件能夠?qū)﹄妷号c電流的傳輸作用能力進行嚴(yán)格限制[15-16]。設(shè)t代表配電網(wǎng)供電電壓的單位傳輸時長，t′代表配電網(wǎng)供電電流的單位傳輸時長，聯(lián)立式（2），可將系統(tǒng)評估所需的模糊隸屬度函數(shù)定義為：

其中，代表單位時間內(nèi)的電子量消耗均值，β代表既定的電子量消耗行為指標(biāo)。至此，實現(xiàn)各項物理系數(shù)指標(biāo)的計算與處理，在相關(guān)硬件設(shè)備結(jié)構(gòu)的支持下，完成基于模糊推理的配電網(wǎng)供電能力評估系統(tǒng)設(shè)計。

3 系統(tǒng)實效性分析

為驗證基于模糊推理配電網(wǎng)供電能力評估系統(tǒng)的實際應(yīng)用價值，設(shè)計如下對比實驗。搭建如圖3所示的配電網(wǎng)供電傳輸環(huán)境，利用低壓線路將發(fā)電廠輸出的應(yīng)用電子全部轉(zhuǎn)接至電路負(fù)載元件中，再借助輸電、配電等多個網(wǎng)絡(luò)主機，實現(xiàn)對剩余線路電子量的整合與處理，直至用戶端收到完全穩(wěn)定的低壓電子輸出量。在整個實驗過程中，實驗組控制主機搭載基于模糊推理配電網(wǎng)供電能力評估系統(tǒng)，對照組控制主機搭載邏輯歸納型配網(wǎng)評估系統(tǒng)。

圖3 配電網(wǎng)供電傳輸環(huán)境

線損率指標(biāo)能夠反映配網(wǎng)電壓的實際傳輸能力，一般情況下，線損率數(shù)值越小，配網(wǎng)電壓的穩(wěn)定傳輸能力也就越強，反之則越弱。表2 記錄了實驗組、對照組線損率數(shù)值的具體變化情況。

表2 線損率數(shù)值對比表

分析表2 可知，隨著實驗時間的延長，實驗組線損率指標(biāo)出現(xiàn)先下降、再穩(wěn)定的數(shù)值變化趨勢，整個實驗過程中的最大數(shù)值結(jié)果僅能達到35.4%。對照組線損率數(shù)值則始終保持上升與下降交替出現(xiàn)的變化趨勢，整個實驗過程中的最大數(shù)值結(jié)果達到了80.5%。綜上可知，隨著基于模糊推理配電網(wǎng)供電能力評估系統(tǒng)的應(yīng)用，輸電線路的線損率指標(biāo)得到了較好控制，能夠?qū)崿F(xiàn)配網(wǎng)電壓的穩(wěn)定化傳輸。

一般情況下，線路平均負(fù)載率數(shù)值越大，配網(wǎng)電流的穩(wěn)定傳輸能力也就越強，反之則越弱。表3 記錄了實驗組、對照組線路平均負(fù)載率數(shù)值的具體變化情況。

分析表3 可知，隨著實驗時間的延長，實驗組線路平均負(fù)載率始終保持不斷上升的變化趨勢，但實驗后期的上升幅度明顯小于實驗前期，整個實驗過程中的最大數(shù)值結(jié)果達到了78.7%。對照組線路平均負(fù)載率則在一段時間的穩(wěn)定狀態(tài)后，開始出現(xiàn)持續(xù)性下降的變化趨勢，整個實驗過程中的最大數(shù)值結(jié)果僅能達到53.6%。綜上可知，基于模糊推理配電網(wǎng)供電能力評估系統(tǒng)能夠較好地促進配網(wǎng)電流的穩(wěn)定化傳輸。

表3 線路平均負(fù)載率數(shù)值對比表

4 結(jié)束語

與邏輯歸納型配電網(wǎng)評估系統(tǒng)相比，基于模糊推理的配電網(wǎng)供電能力評估系統(tǒng)的線損率數(shù)值更低，而線路平均負(fù)載率數(shù)值更高，能夠較好地維護配網(wǎng)電壓與電流的穩(wěn)定化傳輸環(huán)境，具備較強的實際應(yīng)用價值。在主體評估框架的作用下，電壓負(fù)載轉(zhuǎn)供模塊可聯(lián)合電流公共數(shù)據(jù)信息表單，從評估因素選擇角度確定供電評估的實際取值結(jié)果，從而實現(xiàn)對模糊隸屬度函數(shù)的定義。