基于柔性電流互感器的配電變壓器臺區(qū)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(wǎng)運行過程中，配電變壓器臺區(qū)作為配電網(wǎng)終端的最后環(huán)節(jié)，直接影響到社會民眾的用電安全，所以實現(xiàn)配電變壓器臺區(qū)穩(wěn)定、安全、經(jīng)濟、智能化運行對國家電網(wǎng)智能化發(fā)展發(fā)揮著極其重要的社會作用、經(jīng)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(qū)用戶識別方法。

1 基于柔性電流互感器的配電變壓器臺區(qū)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(huán)、光纖及采集模塊構(gòu)成。

光感電流傳感環(huán)纏繞在絕緣電纜的外部，處在低電壓端口，光感傳感環(huán)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(xiàn)場實現(xiàn)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?qū)ψ儽冗M行調(diào)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(qū)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(guī)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(shè)定的范圍。在現(xiàn)場環(huán)境中，變比k通常是不連續(xù)的，常用的配電變壓器高電壓兩邊分接頭的總數(shù)目在4～8個，從基本原理上解釋變比調(diào)整的影響。假設(shè)利用變比k的值域變動來實現(xiàn)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(shù)；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(guān)系：

由式（2）可知，x表示狀態(tài)變量，?和?表示無功功率狀態(tài)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(diào)整檔位，VR/ES代表k的極大值。

1.2 確定隱藏層節(jié)點數(shù)

利用反向傳播算法去定義新的配電變壓器臺區(qū)內(nèi)的隱藏層特征，這些特征在輸入狀態(tài)中是不會顯現(xiàn)出來，但卻可以捕捉輸入狀態(tài)中和目標函數(shù)最相似的基本特征。對于供電系統(tǒng)內(nèi)多層前饋網(wǎng)絡，隱層節(jié)點數(shù)的多少是臺區(qū)用戶識別的關(guān)鍵。如果數(shù)量過少，那么網(wǎng)絡所能捕捉到的用以處理變壓器相關(guān)問題的數(shù)據(jù)太少；如果數(shù)量過多，不單會額外增加識別時間，最重要的是隱層節(jié)點數(shù)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(tǒng)泛化能力持續(xù)降低，因而合理選擇隱層節(jié)點的數(shù)量就極其重要。因為隱層數(shù)以及節(jié)點數(shù)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(guān)系的前提條件下，需選擇數(shù)目較少的隱層節(jié)點數(shù)，從而使供電網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)較為簡單明確。

1.3 信號發(fā)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(gòu)造以及配電變壓器表現(xiàn)的阻抗性相對較為穩(wěn)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(gòu)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(diào)整。其中，信號接收電路的任務是提升頻帶內(nèi)的信號接收率（耦合電路設(shè)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(wǎng)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(qū)用戶識別過程中的信號檢測，其下端調(diào)制信號游離在電網(wǎng)電壓過零點周圍，從而導致電壓過零點附近會產(chǎn)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(zhuǎn)換法、小波轉(zhuǎn)換法等。傅里葉轉(zhuǎn)換法和小波轉(zhuǎn)換法對臺區(qū)產(chǎn)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(qū)識別的調(diào)改，所以本文將采取時域檢測法對臺區(qū)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(shè)計置于相同的實驗參數(shù)中，進行識別能力的檢測。實驗參數(shù)具體如表1所示。

2.2 實驗結(jié)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(huán)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(jù)實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，本文設(shè)計方法隨著實驗次數(shù)的增加，在識別率上與傳統(tǒng)方法和實測相差并不大，結(jié)果在93%～96%；在誤差值的結(jié)果上，本文設(shè)計方法要低于傳統(tǒng)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(shù)設(shè)置

圖1 實驗結(jié)果對比圖

3 結(jié) 論

本文對基于柔性電流互感器的配電變壓器臺區(qū)用戶識別方法進行分析，依托柔性電流互感器的特征，根據(jù)配電變壓器臺區(qū)的分析解讀，實驗論證表明，本文設(shè)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(qū)用戶識別提供理論依據(jù)。