特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)方法研究

虞云翔

（國(guó)網(wǎng)江蘇電力有限公司 檢修分公司，江蘇 無(wú)錫 214000）

0 引 言

特高壓換流站智能設(shè)備以其低能耗和高性能的優(yōu)勢(shì)受到了廣泛應(yīng)用。其在運(yùn)行過程中，由于負(fù)荷集中且存在較多回路，因此很容易出現(xiàn)故障[1]。特高壓換流站智能設(shè)備普遍具備輸出電路容量大的特點(diǎn)，無(wú)法以一個(gè)定性標(biāo)準(zhǔn)診斷其故障類型。監(jiān)測(cè)特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障是確保特高壓換流站智能設(shè)備安全穩(wěn)定工作的重要前提條件。目前，我國(guó)智能超高壓換流站設(shè)備故障的監(jiān)測(cè)方法主要是采用主動(dòng)自評(píng)估法來(lái)跟蹤智能超高壓換流站設(shè)備故障的具體參數(shù)，并通過GPRS傳輸監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。這種方法在實(shí)際應(yīng)用中存在控制精度低的問題，無(wú)法實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)誤報(bào)警的情況。由此可見，以往針對(duì)傳統(tǒng)特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)方法的研究存在明顯不足，有必要針對(duì)特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)方法展開優(yōu)化設(shè)計(jì)。為此，本文設(shè)計(jì)了一種新型特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)方法。

1 特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)方法

1.1 計(jì)算特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障電壓、電流數(shù)據(jù)

在特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)過程中，首先需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)初始化，根據(jù)提取的特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障特征設(shè)計(jì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[2]。再利用關(guān)聯(lián)分析對(duì)特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障特征進(jìn)行權(quán)值和閾值編碼，得到故障電壓、電流數(shù)據(jù)初始種群。利用關(guān)聯(lián)分析編碼時(shí)，針對(duì)不符合故障電壓、電流數(shù)據(jù)的權(quán)值和閾值采取實(shí)數(shù)編碼法。通過關(guān)聯(lián)分析訓(xùn)練獲得故障電壓、電流數(shù)據(jù)誤差平方和的倒數(shù)，作為適應(yīng)函數(shù)。設(shè)特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障電壓、電流數(shù)據(jù)誤差平方和的倒數(shù)為f，可得：

式中，m是適應(yīng)度高的已編碼特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障特征權(quán)值；i是輸出神經(jīng)元的特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障特征個(gè)數(shù)，為實(shí)數(shù)；t是特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障特征輸出的期望值；a是特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障特征輸出的實(shí)際值。在求得特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障電壓、電流數(shù)據(jù)誤差平方和倒數(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)選取的故障電壓和電流數(shù)據(jù)進(jìn)行個(gè)體之間的交叉及個(gè)體自身的變異，由此得出故障電壓、電流數(shù)據(jù)[3]。設(shè)特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障電壓為q，求得配電柜故障電壓數(shù)據(jù)為：

式中，c是特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障電阻率；p是特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障相對(duì)介電常數(shù)。特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障電流數(shù)據(jù)是在電壓數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，加上適應(yīng)度值的二次方。設(shè)特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障電流數(shù)據(jù)為S，則有：

式中，W是特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障預(yù)警適應(yīng)度值。通過式（3）將特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障電壓、電流數(shù)據(jù)以實(shí)數(shù)進(jìn)行展示，其中電壓數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障電壓數(shù)據(jù)

結(jié)合表1信息，得出特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障電流數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障電流數(shù)據(jù)

結(jié)合表2信息，基于關(guān)聯(lián)分析計(jì)算出的故障電壓、電流數(shù)據(jù)的激活函數(shù)與理想Sigmoid函數(shù)擬合狀態(tài)良好，可以利用關(guān)聯(lián)分析的迭代過程激發(fā)新型神經(jīng)元性能，提高特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障電壓、電流數(shù)據(jù)計(jì)算的精準(zhǔn)度。

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

將此方法用于系統(tǒng)中的A、B以及C三相電流回路中，設(shè)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(hù)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(hù)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(shè)備運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理

統(tǒng)一特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)信息中的參數(shù)屬性，將故障監(jiān)測(cè)信息屬性與語(yǔ)義相關(guān)聯(lián)[4-7]。設(shè)其表達(dá)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(shù)。通過式（4）將特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)信息屬性與語(yǔ)義相關(guān)聯(lián)，強(qiáng)化各部分之間的互聯(lián)共享，并處理特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。應(yīng)用的64條關(guān)聯(lián)解析規(guī)則如表3所示。

表3 64條啟發(fā)式關(guān)聯(lián)規(guī)則

結(jié)合表3所示，通過64條啟發(fā)式關(guān)聯(lián)規(guī)則，包含各類不同特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障類型的描述對(duì)象，提高設(shè)計(jì)方法的監(jiān)測(cè)精度。

1.3 顯示特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)結(jié)果

完成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理后，將系統(tǒng)故障監(jiān)測(cè)報(bào)警功能連接后臺(tái)，顯示特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)[8]。結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳遞情況，傳輸終端數(shù)據(jù)并顯示數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)。

2 實(shí)例分析

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為構(gòu)建實(shí)例分析，實(shí)驗(yàn)對(duì)象選取某特高壓換流站智能設(shè)備，并對(duì)特高壓換流站智能設(shè)備故障的基本參數(shù)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，如表4所示。

表4 特高壓換流站智能設(shè)備故障參數(shù)

根據(jù)表4所示，首先采用本文提出的監(jiān)測(cè)方法監(jiān)測(cè)特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障，通過Weapectl1.2.1軟件獲取監(jiān)測(cè)誤報(bào)警率，設(shè)置其為實(shí)驗(yàn)組，然后使用傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法監(jiān)測(cè)特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障，將Weapectl1.2.1軟件得到的監(jiān)測(cè)誤報(bào)警率記為對(duì)照組[9,10]。實(shí)驗(yàn)中共設(shè)置7個(gè)測(cè)試點(diǎn)位，分別為2 mA、3 mA、4 mA、5 mA、6 mA、7 mA以及8 mA，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與結(jié)論

整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如圖2所示。

圖2 監(jiān)測(cè)誤報(bào)警率對(duì)比圖

通過圖2可知，本文設(shè)計(jì)方法監(jiān)測(cè)誤報(bào)警率明顯低于對(duì)照組，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié) 論

通過特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)方法研究，能夠取得一定的研究成果，解決傳統(tǒng)特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)中存在的問題。由此可見，特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)方法是具有現(xiàn)實(shí)意義的。在日后的研究中，還需要進(jìn)一步研究，為減少特高壓換流站智能設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)故障的次數(shù)提供參考。