基于自適應(yīng)算法的二次回路故障隔離技術(shù)研究

中核浙能能源有限公司 陳寶成

對于大型電力工程以及電力系統(tǒng)的建設(shè)運(yùn)行來說，二次回路在其中發(fā)揮著重要的作用和價(jià)值，其主要是對一次電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)與控制，因此需要保證二次回路運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性，以此保證為社會(huì)發(fā)展與居民日常生活提供充足且穩(wěn)定的電力資源。

本公司對二次回路故障相關(guān)問題進(jìn)行了深入的研究與分析，發(fā)現(xiàn)二次回路運(yùn)行的穩(wěn)定性通常會(huì)受到故障的影響，因此技術(shù)人員提出了基于自適應(yīng)算法的二次回路故障隔離技術(shù)，并將其應(yīng)用于實(shí)際工作之中，從根本上提升了故障解決處理的有效性以及時(shí)效性，降低了故障問題對其他電力系統(tǒng)造成的不良影響，從根本上保證二次回路運(yùn)行的穩(wěn)定性以及安全性。

1 二次回路故障隔離技術(shù)中的自適應(yīng)算法原理

對于二次回路故障隔離技術(shù)來說，其在實(shí)際運(yùn)行過程中，首先需對二次回路存在的故障進(jìn)行精準(zhǔn)定位，隨后進(jìn)行隔離處理，此時(shí)在對故障定位的過程中自適應(yīng)算法發(fā)揮著重要的作用和價(jià)值。自適應(yīng)過程是一個(gè)不斷逼近目標(biāo)的過程，所遵循的途徑以數(shù)學(xué)模型表示、稱為自適應(yīng)算法。此時(shí)自適應(yīng)算法的目標(biāo)為二次回路故障問題，其在接近目標(biāo)的過程中主要是利用數(shù)學(xué)模型，并按照模型途徑和流程開展相應(yīng)的計(jì)算，以此接近二次回路的故障區(qū)域[1]。

本公司研究人員不斷進(jìn)行探討，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用自適應(yīng)算法可以根據(jù)自身的需求輸入數(shù)據(jù)內(nèi)容，在自適應(yīng)算法的支持下可以對參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以此保證達(dá)到自身的需求，獲取最優(yōu)解，且自適應(yīng)算法具有學(xué)習(xí)能力，通過輸入的數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的學(xué)習(xí)，以此提升問題解決的能力。自適應(yīng)算法在運(yùn)行的過程中，其算法數(shù)學(xué)模型公式如下所示：

式中：W表示自適應(yīng)度；k表示學(xué)習(xí)率；e表示收斂性；d表示馬氏距離；T表示干擾性；X表示變量。其中：公式（2）表示權(quán)值；公式（3）表示輸入值；在公式（1）中為μ常數(shù)，其決定了自適應(yīng)的速度以及穩(wěn)定性，也是上文中提及到的學(xué)習(xí)能力的學(xué)習(xí)率，直接影響獲取最優(yōu)解的時(shí)效，即明確二次回路故障的時(shí)間。同時(shí)，本公司研究人員在進(jìn)行研究的過程中，發(fā)現(xiàn)利用公式（1）進(jìn)行計(jì)算整體過程較為簡單，操作便捷，整體過程無需消耗大量的時(shí)間與精力，主要還是因?yàn)闊o需進(jìn)行平方、平均或者是微分計(jì)算。此外，在應(yīng)用算法計(jì)算的過程中，還需要明確變量之間的關(guān)系，彼此之間的數(shù)字特征如公式（5）所示，線性相關(guān)度如公式（6）所示：

式中：cov表示數(shù)字特征；X與Y表示兩個(gè)不同的變量；E表示協(xié)方差；ρXY表示線性相關(guān)度；D表示馬氏距離。通過公式（5）和公式（6）可以明確輸入變量之間的關(guān)系。

2 工程案例

本公司技術(shù)人員在實(shí)際進(jìn)行研究分析的過程中，將某市電力系統(tǒng)的二次回路運(yùn)行作為案例進(jìn)行探討。在進(jìn)行研究的過程中，發(fā)現(xiàn)二次回路在運(yùn)行的過程中受到諸多因素的影響出現(xiàn)不同程度的故障問題，對整體電力系統(tǒng)的運(yùn)行造成了一定的不良影響，比如本工程電力系統(tǒng)中保護(hù)跳閘開關(guān)壓板運(yùn)行出現(xiàn)問題。同時(shí)在檢修的過程中，還發(fā)現(xiàn)二次回路存在裝置閉鎖、保護(hù)通道異常、直流母線斷點(diǎn)或者是回路儀表指示不正常等故障情況，對整體系統(tǒng)的運(yùn)行造成了一定的不良影響。

技術(shù)人員對過往檢修進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)在實(shí)際進(jìn)行檢修的過程中主要通過人工進(jìn)行檢查與隔離工作，但是部分故障問題存在隱蔽性的特點(diǎn)，人工針對外觀進(jìn)行檢查無法明確故障位置，同時(shí)部門故障問題無法被人工檢測出，而且在實(shí)際進(jìn)行處理的過程中需要消耗大量的時(shí)間。本公司技術(shù)人員對故障處理時(shí)間進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)與整理，具體如表1所示。

表1 人力資源下故障處理的時(shí)間消耗

技術(shù)人員對表1進(jìn)行研究，并將其故障處理平均值進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)消耗時(shí)間過大，而這主要是因?yàn)樵诠收隙ㄎ坏倪^程中需要消耗大量的時(shí)間，由此可見相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用尤為重要。針對此情況，本公司技術(shù)人員提出了基于自適應(yīng)算法的二次回路故障隔離技術(shù)，并將其應(yīng)用于實(shí)際工作之中。

3 基于自適應(yīng)算法的二次回路故障隔離技術(shù)分析

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，對于電力資源的需求量不斷增加，電力系統(tǒng)在其中發(fā)揮著重要作用，其為社會(huì)發(fā)展與居民日常生活提供了充足的電力資源，同時(shí)也可以保證供電的安全性以及穩(wěn)定性。電力系統(tǒng)的構(gòu)成相對來說比較復(fù)雜，包括一次回路以及二次回路等內(nèi)容，其中二次回路的運(yùn)行尤為重要，其主要負(fù)責(zé)一次回路的控制與保護(hù)，以此保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性[2]。

但是本公司人員在對電力系統(tǒng)進(jìn)行研究分析的過程中發(fā)現(xiàn)，其在運(yùn)行的過程中通常伴隨故障問題，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)癱瘓，無法保證正常供電，因此技術(shù)人員針對二次回路故障進(jìn)行了深入的研究與分析，并提出了一種基于自適應(yīng)算法的二次回路故障隔離技術(shù)，以此保證阻隔故障問題并及時(shí)進(jìn)行故障處理，具體應(yīng)用如下。

3.1 保護(hù)跳閘二次回路隔離

在檢修工程中，本公司研究人員對二次回路運(yùn)行進(jìn)行了深入的研究與分析，發(fā)現(xiàn)本電力系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行的過程中，為保證電力系統(tǒng)以及發(fā)電機(jī)等運(yùn)行的穩(wěn)定性以及安全性建設(shè)了保護(hù)裝置，比如發(fā)電機(jī)低頻保護(hù)、斷路器閃絡(luò)保護(hù)以及發(fā)電機(jī)出口斷路器失靈保護(hù)等，但是其在實(shí)際運(yùn)行的過程中，保護(hù)跳閘開關(guān)壓板容易出現(xiàn)故障問題，具體如表2所示。

表2 檢修中保護(hù)跳閘開關(guān)壓板故障問題

保護(hù)裝置在實(shí)際運(yùn)行的過程中，必要時(shí)刻會(huì)觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作執(zhí)行跳閘命令，跳開500kV 或者是220kV 升壓站開關(guān)。在實(shí)際運(yùn)行的過程中二次回路故障隔離技術(shù)的應(yīng)用尤為重要，其在實(shí)際應(yīng)用的過程中，可以在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中進(jìn)行，在自適應(yīng)算法的支持下可以明確故障位置，并避免出現(xiàn)更大的故障影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行，避免造成大面積停電情況[3]。二次回路故障隔離技術(shù)在實(shí)際運(yùn)行的過程中，通過自適應(yīng)算法，利用標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)及中心化數(shù)據(jù)計(jì)算故障距離，具體計(jì)算公式為：式中：d2表示馬氏距離平方，C-1表示協(xié)方差逆陣；X與Y表示兩個(gè)不同的變量；表示標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)；表示中心化數(shù)據(jù)；T表示干擾性。

此種算法在進(jìn)行計(jì)算的過程中不會(huì)受到外部環(huán)境因素的影響，因此計(jì)算結(jié)果更為精準(zhǔn)，通過將計(jì)算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果進(jìn)行對比，可以明確當(dāng)前二次回路是否存在故障問題。同時(shí)在實(shí)際進(jìn)行計(jì)算的過程中，變量之間不會(huì)相互影響，避免出現(xiàn)慣性干擾，進(jìn)而使得最終計(jì)算結(jié)果更為接近最優(yōu)解。

3.2 電流電壓二次回路故障

技術(shù)人員對二次回路系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究與分析，發(fā)現(xiàn)在實(shí)際運(yùn)行的過程中電流電壓產(chǎn)生波動(dòng)并引發(fā)故障問題，此種為隱蔽故障，如果只是依靠工作人員進(jìn)行人工檢驗(yàn)，無法明確故障程度以及故障位置。實(shí)踐中通過應(yīng)用二次回路故障隔離技術(shù)，避免了出現(xiàn)失磁或者是定子接地等情況，以此保證二次回路運(yùn)行的穩(wěn)定性以及安全性。二次回路電流電壓故障的危害較大，不僅對二次回路中的設(shè)備造成不良影響，如果產(chǎn)生電流回路的情況，那么會(huì)用戶或者是維修檢查人員的身體健康情況帶來危害，因此二次回路故障隔離技術(shù)的應(yīng)用尤為重要[4]。

在二次回路檢測與處理中應(yīng)用二次回路故障隔離技術(shù)，主要是利用自適應(yīng)算法。在此種算法的支持下，在實(shí)際運(yùn)行的過程中，通過利用學(xué)習(xí)能力，計(jì)算機(jī)可以學(xué)習(xí)電流電壓正常情況，隨后通過編碼、初始化適應(yīng)度評價(jià)檢測等過程明確故障內(nèi)容并獲取最優(yōu)解。其中，選擇過程對后續(xù)運(yùn)算方向造成一定的影響，因此保留適應(yīng)度最高的個(gè)體，以此提升種群平均適應(yīng)度，提升學(xué)習(xí)率的同時(shí)也可以保證故障分析的有效性以及質(zhì)量。

同時(shí)，在實(shí)際運(yùn)行的過程中，通過不斷地計(jì)算可以更接近電流電壓波動(dòng)的區(qū)域，并進(jìn)行相應(yīng)的選擇，此時(shí)自適應(yīng)算法可以根據(jù)當(dāng)前運(yùn)行的實(shí)際情況對適應(yīng)度參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，進(jìn)而提升計(jì)算的精準(zhǔn)性，精準(zhǔn)定位故障位置，為后續(xù)運(yùn)行的開展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本次計(jì)算在實(shí)際進(jìn)行調(diào)整的過程中，主要是利用新型比例的方式，其函數(shù)表達(dá)如下所示：u（f）=af+b，式中：f表示原適應(yīng)函數(shù)；u表示比例適應(yīng)函數(shù)；a表示系數(shù)，b表示原有比例系數(shù)。在實(shí)際進(jìn)行計(jì)算的過程中，可以應(yīng)用不同的方式進(jìn)行相應(yīng)的選擇，大幅提升了二次回路故障隔離技術(shù)應(yīng)用的有效性以及質(zhì)量，同時(shí)也可以從根本上提升故障處理的效率，以此保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性及穩(wěn)定性[5]。

3.3 二次回路端子故障

二次回路系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，二次端子也容易出現(xiàn)故障問題，此時(shí)也可以發(fā)揮二次回路故障隔離技術(shù)的作用和優(yōu)勢，以此了解當(dāng)前故障問題的區(qū)域以及故障程度，為后續(xù)處理提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持，提升故障隔離的有效性以及質(zhì)量，提升整體工作效率。在實(shí)際運(yùn)行的過程中，可以將相應(yīng)的設(shè)備與系統(tǒng)安裝在二次端子位置，并設(shè)計(jì)多個(gè)端子形成端子排，在實(shí)際運(yùn)行的過程中可以將其作為二次控保裝置與一次設(shè)備連接的通道，因此一定要保證其運(yùn)行的安全性及穩(wěn)定性，并保證端子排結(jié)構(gòu)建設(shè)的規(guī)范性以及常識(shí)性，進(jìn)而從根本上避免出現(xiàn)故障的情況。

通過二次回路故障隔離技術(shù)，可以判斷當(dāng)前二次端子運(yùn)行的實(shí)際情況，比如輸入信號(hào)、輸出信號(hào)等情況，將數(shù)據(jù)信息儲(chǔ)存于數(shù)據(jù)庫內(nèi)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對收集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與整理，隨后分析整理數(shù)據(jù)波動(dòng)的實(shí)際情況，在自適應(yīng)算法的支持下可以進(jìn)行相應(yīng)的學(xué)習(xí)與計(jì)算，明確當(dāng)前存在的故障問題，并計(jì)算故障距離，將計(jì)算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的對比從而獲取最優(yōu)解，明確故障情況，隨后進(jìn)行隔離處理，避免出現(xiàn)更為嚴(yán)重的故障問題。此外，進(jìn)行處理的過程中需要根據(jù)端子的實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以此保證發(fā)揮最大的作用和價(jià)值，同時(shí)安裝隔離裝置的過程中需要保證拆卸的便捷性以及簡單性，進(jìn)而滿足后續(xù)故障與維修的需求，提升故障處理的有效性以及質(zhì)量[6]。

綜上所述，對于電力系統(tǒng)的運(yùn)行來說，二次回路系統(tǒng)是其中最為重要的組成部分，其承擔(dān)著保護(hù)與控制一次設(shè)備的功能，因此一定要保證二次回路系統(tǒng)運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性，降低出現(xiàn)故障問題的概率。相關(guān)工作人員在針對故障進(jìn)行檢查與處理的過程中，可以積極應(yīng)用基于自適應(yīng)算法的二次回路故障隔離技術(shù)，在自適應(yīng)算法的支持下，可以明確故障位置以及故障程度，為后續(xù)故障處理提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持，提升故障處理的效率，從根本上保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性及穩(wěn)定性。