基于UKF的配電網(wǎng)電壓越限智能通信報修方法

韓婷婷

（國網(wǎng)鄂州供電公司供電服務(wù)指揮中心，湖北 鄂州 436000）

0 引 言

UKF（Unscented Kalman Filter）在配電網(wǎng)電壓越限智能通信報修中獨具特色，可提高配電網(wǎng)電壓越限智能通信報修的質(zhì)量和效率。基于UKF的配電網(wǎng)電壓越限智能通信報修方法適合解決在網(wǎng)絡(luò)大環(huán)境中分布式的在線求解問題，可為自適應(yīng)、檢測保護(hù)協(xié)調(diào)系統(tǒng)提供高智能化的軟件體系結(jié)構(gòu)。此外，它具有自主性和自治性的檢修辦法，可根據(jù)環(huán)境變化和自身知識決定自己的智能行為，同時通過與其他智能體交換知識或信息獲得更多數(shù)據(jù)，從而檢測與報修配電網(wǎng)電壓[1]。本文將基于UKF的多智能體系統(tǒng)應(yīng)用于配電網(wǎng)電壓越限智能通信報修方法，以提高報修質(zhì)量和效率。

1 基于UKF的配電網(wǎng)電壓越限智能通信報修方法

1.1 配電網(wǎng)的自動分層

配電網(wǎng)為復(fù)雜閉環(huán)結(jié)構(gòu)。出于保護(hù)需求，配電網(wǎng)多使用具有輻射狀的供電開環(huán)運(yùn)行方式，且其結(jié)構(gòu)層次相對明顯。設(shè)計基于UKF的配電網(wǎng)電壓越限智能通信報修方法時，可將配電網(wǎng)中的所有用戶劃區(qū)，并對可開斷設(shè)備分層[2]。由于配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的多變性特征，單純使用人工分層易產(chǎn)生設(shè)備遺漏和設(shè)備重復(fù)問題，且人工分層的工作量極大。分層時，通過引入電力系統(tǒng)中較常用的網(wǎng)絡(luò)描述矩陣編程，可實現(xiàn)配電網(wǎng)的自動化分層。

1.1.1 自動分層研究

基于UKF的配電網(wǎng)電壓越限智能通信報修方法，采用配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行故障定位、檢測與報修[3]。在網(wǎng)絡(luò)分層中，“分層”表現(xiàn)為：在連接關(guān)系中距離電源越近，可開斷設(shè)備層次越低；距離越遠(yuǎn)，可開斷設(shè)備層次越高。配電網(wǎng)分層時遵循的基本思想為：從樹根處開始搜索，每搜索到一個可斷開設(shè)備，就將其作為第j層，再根據(jù)斷開設(shè)備分層；以斷開設(shè)備后面的節(jié)點作為新起點繼續(xù)搜索，如此反復(fù)最終遍歷整個網(wǎng)絡(luò)。假設(shè)配電網(wǎng)單處故障的前提下不會發(fā)生，可開斷設(shè)備層數(shù)重復(fù)和可開斷設(shè)備遺漏的問題。

1.1.2 配電網(wǎng)建模、描述矩陣和拓?fù)?/p>

基于UKF的配電網(wǎng)電壓越限智能通信報修方法，包括變壓器、變電站、導(dǎo)線、負(fù)荷以及斷路器。對于已給定的配電網(wǎng)，首先對網(wǎng)絡(luò)中的各個節(jié)點編號。編號時，需注意配電網(wǎng)中的斷路器或變壓器，因為此處任何一個斷路器或變壓器都被認(rèn)為是一個節(jié)點，然后再依照潮流的走向建立網(wǎng)絡(luò)描述矩陣。

1.2 基于UKF的配電網(wǎng)故障定位

1.2.1 利用UKF技術(shù)進(jìn)行配電網(wǎng)故障定位

一般投訴電話來自于不同用戶區(qū)且涉及不同的設(shè)備，因此將UKF技術(shù)應(yīng)用于配電網(wǎng)電壓越限智能通信報修方法，根據(jù)投訴電話所在地點向上追溯，找出并報修問題設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)一般呈輻射狀運(yùn)行，且用戶區(qū)處于樹枝最末端。利用UKF算法進(jìn)行配電網(wǎng)故障定位，可找出唯一與該投訴電話相對應(yīng)的可斷開設(shè)備。

1.2.2 利用UFK技術(shù)進(jìn)行故障報修

故障定位后，配電網(wǎng)中故障線路呈現(xiàn)紅色，并發(fā)出報修信息。故障排除后，線路顏色恢復(fù)正常。

基于此，進(jìn)一步利用UKF技術(shù)，依據(jù)各個可開斷設(shè)備的層次，按照式（1）確定由投訴電話所決定的可斷開設(shè)備的可觀測狀態(tài)：

其中，xk為n×1的維度的可觀測狀態(tài)值，xk∈R；uk-1為控制值；wk-1為故障噪音值；zk為觀測值。

假設(shè)所有變量值都服從高斯分布，則系統(tǒng)初始值為：

首先，根據(jù)k-1時間點的最優(yōu)值，估得為k時刻的變量，Pk,k-1為k時刻方差：

然后，根據(jù)式（3）和式（4）所得值計算最優(yōu)方差，并解得濾波增益值：

當(dāng)有足夠投訴電話時，按照式（1）計算觀測狀態(tài)值，可找出某個閾值的可開斷設(shè)備，此可開斷設(shè)備即為最終的故障定位。

在基于UKF的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，若故障電話1來自于節(jié)點12即用戶G區(qū)，那么其可斷開的設(shè)備為k3、k1、k5、t7，且k3、k1、k5、t7分別屬于2、1、3、4設(shè)備層。由式（8）可知，K1(k3)=0.265，K1(k5)=0.122，K1(k1)=0.383，K1(k7)=0.530。若故障電話2來自于節(jié)點14即用戶H區(qū)，那么其可以斷開的設(shè)備層k1、k3、k5、t9，且k1、k3、k5、t9分別屬 于第2、1、4、3設(shè)備層。由式（8）可知，K2(k1)=0.083，K2(k3)=0.265，K2(k5)=0.522，K2(k9)=0.330。

分析兩個故障電話，可初步得出各個可能開斷的設(shè)備的故障濾波增益值，即K1∪2(k1)=0.292、K1∪2(k3)=1.387、K1∪2(k9)=3.430以及K1∪2(k7)=0.421。由故障概率可知，沒有設(shè)備故障隸屬度高于5.959，故需等待故障電話，以更好地計算與分析。

2 實驗論證分析

本次實驗以MS Access和VB 5.0分布作為本地數(shù)據(jù)庫和窗體界面的開發(fā)工具，設(shè)計了一個基于UKF的配電網(wǎng)電壓越限智能通信報修應(yīng)用程序。

實驗中，隨機(jī)抽取電話投訴的用戶區(qū)作為實驗數(shù)據(jù)。當(dāng)某個設(shè)備的濾波增益值高于5.959時，該設(shè)備存在故障，同時結(jié)束程序。當(dāng)設(shè)備的濾波增益值低于5.959時，繼續(xù)等待下一個投訴電話。表1為故障設(shè)備診斷報修結(jié)果比較表。

表1 故障設(shè)備診斷報修結(jié)果比較表

由表1可知，當(dāng)k3斷開時，診斷后k3濾波增益值為8.864，高于正常值5.959，可認(rèn)為k3為故障設(shè)備，同時結(jié)束程序并發(fā)出警告。這一結(jié)果與最初的假設(shè)相同，論證了本文所設(shè)計的基于UKF的配電網(wǎng)電壓越限智能通信報修方法的正確性和可行性。

3 結(jié) 論

本文設(shè)計的基于UKF的配電網(wǎng)電壓越限智能通信報修方法，有效實現(xiàn)了對配電網(wǎng)的故障定位，且報修范圍廣、報修精度高。實驗研究表明，本文設(shè)計的基于UKF的配電網(wǎng)電壓越限智能通信報修方法具有正確性和可行性。