張 朝，張紅旗，包 曼

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，內(nèi)蒙古呼和浩特010000）

0 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的要求也越來越高。在我國中低壓（6～66 kV）配電網(wǎng)中，小電流接地系統(tǒng)使用廣泛，但是小電流接地系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生單相接地故障，單相接地故障占各種故障總和的80%左右，發(fā)生該故障后可持續(xù)帶電運(yùn)行1～2 h，如果不及時處理可能發(fā)展成更嚴(yán)重的多相短路故障。因此，高效準(zhǔn)確地挑選出故障以及排除故障在電力系統(tǒng)運(yùn)行中十分重要。長期以來，經(jīng)過各國專家學(xué)者的不懈努力和改進(jìn)，在基于暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)的兩種情況下提出了各種各樣的有效選擇故障線路的方法，但由于線路工作環(huán)境的復(fù)雜與多變，很多方法在實際運(yùn)行中的效果并不十分理想。為了克服選線方法在實際應(yīng)用中的單一性，專家學(xué)者們又提出了信息融合的方法[1]，但是融合的方案不夠成熟，隸屬度函數(shù)不夠準(zhǔn)確，所以仍然不能達(dá)到選線要求。綜合以上方法在選線實際操作中的困難，本文提出一種能夠適應(yīng)多種工作環(huán)境、選線準(zhǔn)確率較高的方法，并且利用數(shù)據(jù)倉庫ETL（extract transform and load）技術(shù)，統(tǒng)計選線決策的結(jié)果，經(jīng)過計算，不斷更新算法中的常量，使得選線準(zhǔn)確率隨著電網(wǎng)發(fā)展逐漸提高，長期運(yùn)行，選線的精確度會大大提高。

1 建立信息融合方案

1.1 基于穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)的選線方法分類

根據(jù)基于穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)的選線方法，先分類列出這兩種狀態(tài)下的選線方法[2]。

a）基于穩(wěn)態(tài)的選線方法：S信號注入法、注入脈沖信號法、零序電流比幅法、零序電流比相法、零序電流群體比幅比相法、五次諧波法、零序電流有功分量法、零序?qū)Ъ{法、負(fù)序電流法、殘留增量法。

b）基于暫態(tài)的選線方法：首半波法、相關(guān)分析法、PRONY算法、小波分析法、能量函數(shù)法、S變換法、希爾伯特—黃變換（HHT）。

1.2 根據(jù)工作環(huán)境做出的選線方法分類

根據(jù)中性點接地方式，分類列出在對應(yīng)環(huán)境下適用的方法[3]。

a）適用于中性點不接地的方法：零序電流比幅法、零序電流比相法、零序電流群體比幅比相法、零序?qū)Ъ{法、負(fù)序電流法、首半波法、相關(guān)分析法、PRONY算法、小波分析法、能量函數(shù)法、S變換法、希爾伯特—黃變換（HHT）。

b）適用于中性點經(jīng)消弧線圈接地的方法：零序電流有功分量法、五次諧波法、殘留增量法、S信號注入法、注入脈沖信號法、零序?qū)Ъ{法、負(fù)序電流法、首半波法、相關(guān)分析法、PRONY算法、小波分析法、能量函數(shù)法、S變換法、希爾伯特—黃變換（HHT）。

c）適用于中性點經(jīng)電阻接地的方法：五次諧波法、S信號注入法、注入脈沖信號法、零序?qū)Ъ{法、負(fù)序電流法、首半波法、相關(guān)分析法、PRONY算法、小波分析法、能量函數(shù)法、S變換法、希爾伯特—黃變換（HHT）。

1.3 對環(huán)境有特殊要求的選線方法分類

有些方法要求的環(huán)境條件較苛刻，只有滿足所需條件才能發(fā)揮對應(yīng)方法的最大精確性，所以根據(jù)所要求的條件，分類列舉出對應(yīng)條件下的方法。

a）要求接地電阻小的選線方法：S信號注入法、注入脈沖信號法。

b）要求線路距離較短的選線方法：零序電流比幅法。

c）對硬件平臺要求較高的選線方法：零序電流有功分量法、PRONY算法。

1.4 生成信息融合方案組

根據(jù)以上3種分類方法，假設(shè)各種條件下的工作環(huán)境，生成預(yù)設(shè)方案組。根據(jù)電網(wǎng)的運(yùn)行特點，方案組中選擇的方法要包括暫態(tài)與穩(wěn)態(tài)。

假設(shè)所應(yīng)用的環(huán)境具有以下特征：中性點經(jīng)消弧線圈接地；線路較短；硬件平臺質(zhì)量較差；現(xiàn)場互感器較少。根據(jù)這幾個工作環(huán)境的特點，首先選出基于暫態(tài)分析的選線方法為“相關(guān)分析法”，因為其對硬件質(zhì)量要求不高且抗電弧能力較強(qiáng)；又因為接地方式為中性點經(jīng)消弧線圈接地而且線路較短，所以基于穩(wěn)態(tài)分析的選線方法第一個可選擇“零序電流群體比幅比相法”；還有現(xiàn)場互感器較少，對諧波影響較小，基于穩(wěn)態(tài)分析的選線方法第二個可選擇“五次諧波法”。綜上所述，該運(yùn)行環(huán)境下，采集相關(guān)信息后，通過“相關(guān)分析法”“零序電流群體比幅比相法”和“五次諧波法”融合選線信息后，計算可信度來選線。

2 可信度函數(shù)的確定

2.1 可信度函數(shù)的模糊確定

可信度為選擇出一條線路為故障線路的信任程度，比較而言，可信度最大的為所選出的故障線路。一條線路的選擇故障可信度等于幾種方法的決定率在方案組中所占比重之和。

假設(shè)電網(wǎng)中共有N條線路，n為線路編號；根據(jù)工作環(huán)境選擇出的方案組中共有M種方法，m為方法的編號；某種方法的決定率在方案組中所占比重為H，可信度用K來表示，則第n條線路的可信度函數(shù)為

2.2 可信度函數(shù)中初始值的確定

假設(shè)某系統(tǒng)選出的融合方案中有M種方法，確定每種方法的決定率在方案組中所占比重時，做P次單相短路接地實驗，統(tǒng)計每種方法的單獨選線結(jié)果，并分別計算出每種方法選線的準(zhǔn)確率Q，則第m種方法的決定率在方案組中所占比重的初始值計算公式為

確定好每種方法的決定率在方案組中所占比重后，可信度則可按照實驗所得的Hm計算。如果系統(tǒng)在應(yīng)用本文所提方法之前已經(jīng)使用了方案中的一種方法，則可根據(jù)之前統(tǒng)計的選線準(zhǔn)確率來計算該方法的決定率在方案組中所占比重。

3 ETL技術(shù)對可信度函數(shù)的修正

ETL是數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)的簡稱[4]，該技術(shù)在智能發(fā)電生產(chǎn)運(yùn)行管理中具有非常重要的作用。電力行業(yè)在生產(chǎn)運(yùn)行過程中會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，通過對電力大數(shù)據(jù)中的ETL技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，能夠使該問題得到有效解決。為了提高選線的準(zhǔn)確率和得到每種方法在融合方案組中更精確的所占比重，可以利用ETL技術(shù)來解決這個問題，其流程如圖1所示。

圖1 通過ETL修正系數(shù)流程

具體操作步驟如下。

步驟1：每次決策結(jié)果都會上傳至ETL，具體上傳內(nèi)容包括每種方法判別的正誤。

步驟2：統(tǒng)計上傳結(jié)果后，根據(jù)預(yù)設(shè)好的系數(shù)修正函數(shù)，重新計算相關(guān)系數(shù)。

仍然設(shè)融合方案中有M種方法，修正前做了P次單相短路接地測試，假設(shè)決策正確的方法有L種，則判斷正確的方法比重系數(shù)修正函數(shù)為

判斷錯誤方法比重系數(shù)修正函數(shù)為

步驟3：通過ETL系統(tǒng)把更新后的系數(shù)實時發(fā)送到相似的系統(tǒng)中。

把相似工作環(huán)境下的線路看作一個子系統(tǒng)，利用ETL技術(shù)把子系統(tǒng)聯(lián)合成為一個大的系統(tǒng)，所有子系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)共享，修正后的新參數(shù)通過ETL實時發(fā)送到子系統(tǒng)中，每個子系統(tǒng)對可信度函數(shù)共同修正。通過計算公式可以看出，處理故障次數(shù)越多，每種方法的決定率在方案組中所占比重越精確。

4 結(jié)束語

本文提出的方案只是在較大方面做的應(yīng)用舉例，不夠精準(zhǔn)，所以在實際應(yīng)用時還可以將工作環(huán)境的條件細(xì)分，比如考慮電壓等級、線路配置或者電網(wǎng)的三相平衡度等方面，做出更加切合系統(tǒng)的融合方案。信息化時代，抓住電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，加以合理應(yīng)用，必然會解決許多問題。本文提出融合選線和ETL系統(tǒng)的結(jié)合，就是為了統(tǒng)計數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)分析，使得選線隨著時間發(fā)展準(zhǔn)確率逐步增長完善。