國網(wǎng)安徽省電力有限公司滁州供電公司 王成化 馬 艷 吳 航
隨著網(wǎng)絡(luò)通信、信息處理技術(shù)的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)的變電站逐步被智能化電網(wǎng)所替代,其能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)及電力系統(tǒng)中的每一個用戶進行實時監(jiān)測。智能電網(wǎng)利用光纖網(wǎng)將各類電力裝置相互聯(lián)結(jié),并將各裝置的感應(yīng)器收集到的資料傳送至各信息處理終端,從而實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的總體優(yōu)化,提高電力系統(tǒng)的可靠性和效率。但是,隨著智能電網(wǎng)高度一體化,各個地區(qū)的電力系統(tǒng)之間的耦合、依賴關(guān)系日益增強,在電力系統(tǒng)中,必須采用繼電保護裝置對電力系統(tǒng)進行實時監(jiān)測,以確保電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定。
在繼電器中設(shè)置的各種保護定值是保證繼電器正常工作的基礎(chǔ),也是判斷保護能否準確、可靠地反映各種故障的關(guān)鍵指標。而定值的適用性和正確性,直接影響到電網(wǎng)的正常工作和保護工作。但也不是一成不變的,其會隨著系統(tǒng)的變化、運行方式的變化而變化,從而使其符合目前的運行模式。在設(shè)備的操作和新的設(shè)備投入使用之前,都要對繼電器的定值進行重新比較和固化。
當前,定值比對多采用紙質(zhì)、電話、傳真、電子郵件等人工進行。由于繼電器的數(shù)量越來越多以及種類繁多,邏輯和格式也多種多樣,所以不能在較短時間內(nèi)對全部設(shè)備進行定值比較。同時,傳統(tǒng)的定值比對方法不僅耗費人力、物力,而且容易受到人為因素的干擾而不能全部發(fā)現(xiàn)。同時,由于繼電保護裝置自身存在一定的定值漂移現(xiàn)象,對故障進行及時、有效地發(fā)現(xiàn),不但可以消除電網(wǎng)的安全隱患,而且可以避免保護不能移動的現(xiàn)象。近年來,智能電網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)化,使多個平臺之間實現(xiàn)了信息融合與數(shù)據(jù)整合,能夠很容易地獲得電網(wǎng)的定值工作模式,從而為電力系統(tǒng)的定值整定提供技術(shù)支撐。
在此基礎(chǔ)上,提出并實現(xiàn)了多源數(shù)據(jù)的在線定值比對,并建立了以專家系統(tǒng)為基礎(chǔ)的定值固化體系。該系統(tǒng)充分考慮了設(shè)備間的兼容性,使用統(tǒng)一的定值模板,方便地獲取設(shè)備的定值數(shù)據(jù),并利用模糊匹配方法實現(xiàn)設(shè)備首次匹配、包含匹配、關(guān)鍵詞匹配、尾匹配等方法,并將設(shè)備在實際操作時的定值與標準值進行對比,如果不一致,則發(fā)出故障警報。并在此基礎(chǔ)上,利用專家系統(tǒng)的定值固化,利用專家的經(jīng)驗和正反兩方面的知識,來決定設(shè)備的固化方式。
隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展,高科技和信息技術(shù)的不斷引進,使得原有的電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)越來越智能化,一旦發(fā)生故障,電力供應(yīng)就會得到快速的恢復(fù),從而將電力供應(yīng)的問題降到最低。在智能電網(wǎng)中,用電是主要功能,而其他功能的正常運轉(zhuǎn)為用電提供重要保證(見表1)。
表1 智能電網(wǎng)功能使用(單位:%)
在智能平臺的支持下,用戶可以進行靈活的訪問和退出,提高了電力市場的信息共享,有效地解決了電力市場中存在的信息不透明問題。同時,繼電保護技術(shù)的不斷發(fā)展,使智能電網(wǎng)的整體性能得到了提高,并創(chuàng)造了一個穩(wěn)定、安全的操作環(huán)境。
在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中,電力系統(tǒng)中的電流流向是不會改變的,這就說明了電力系統(tǒng)中的電力系統(tǒng)必須具有繼電保護的特點,因此在這種情況下,電力系統(tǒng)的容量判斷是防止故障運行的基礎(chǔ)。目前,智能電網(wǎng)以交互和分布式發(fā)電為主,如果對智能電網(wǎng)進行改造,將會大大減少保護的難度。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展,高精度傳感器的使用越來越普遍,在這種情況下,電力系統(tǒng)無論是發(fā)電還是供電,都能實時監(jiān)測到電網(wǎng)的運行情況,從而對電網(wǎng)進行數(shù)據(jù)采集和分析,及時發(fā)現(xiàn)問題,及時進行改善。因此,對智能電網(wǎng)的改造,其實質(zhì)是對數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的更新,使繼電器的總體性能大大提高,對原有的輔助功能進行了簡化,從而提高了電力傳輸?shù)目煽啃浴?/p>
隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展,電力系統(tǒng)的輸配量可以得到優(yōu)化,從而進一步降低了系統(tǒng)的運營費用。同時,大大提高了電力系統(tǒng)的傳輸效率,有效地解決了傳統(tǒng)輸電模式下的電力損失問題。同時,通過智能電網(wǎng),可以調(diào)節(jié)本地負載,提高電網(wǎng)的平衡性。
隨著智能化電網(wǎng)的大規(guī)模建設(shè),電力系統(tǒng)將會從傳統(tǒng)的輸電模式中擺脫出來。當然,在智能電網(wǎng)建設(shè)中,對繼電保護的使用應(yīng)給予足夠的重視,采取適當?shù)拇胧?,可提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。
由于智能電網(wǎng)具有高度的靈活性和不確定性,在其運行中,存在著各種可能出現(xiàn)的情況,因此,對其進行定值保護是非常重要的。當電網(wǎng)的運行模式發(fā)生變化時,相應(yīng)的保護定值也要相應(yīng)地調(diào)整,以使保護的作用得到最大程度的發(fā)揮。由于電網(wǎng)中的傳感器數(shù)量眾多,其高靈敏度的特點使其容易受到外部環(huán)境的干擾,從而影響到保護的定值。同時,在電力網(wǎng)運行時,必須密切注意周圍環(huán)境的變化,并分析其對保護定數(shù)值的影響,并根據(jù)實際情況,合理地調(diào)整保護定值,保證電網(wǎng)的正常工作。
由于智能化電網(wǎng)的信息廣域化,使得安全自動化設(shè)備的性能有了很大的提高,能夠最大限度地減少故障的發(fā)生,并為電網(wǎng)的運行創(chuàng)造一個更加安全的條件。
隨著電力系統(tǒng)的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展,電力系統(tǒng)中繼電保護系統(tǒng)的信息采集和傳輸機制也相應(yīng)地發(fā)生了變化,從而使保護系統(tǒng)的工作效率得到了提高。另外,由于網(wǎng)絡(luò)共用信號的變化,相應(yīng)的保護裝置的配置也會相應(yīng)地發(fā)生變化,因此在信息分享時,應(yīng)注意分析保護裝置的配置狀況,并對其進行適當?shù)男薷?,以提高信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性。
當電網(wǎng)設(shè)備發(fā)生異常時,需要對其輸出進行分析,從而進行故障分析。在這種情況下,定值固化技術(shù)是非??尚械?,能夠為各種設(shè)備的整定提供工具,并對其進行適當?shù)恼{(diào)整。該方法是一種比較實用的方法,其特點是建立知識庫和推理兩個部分。尤其是知識庫的建設(shè),指的是要創(chuàng)造出能夠滿足智能電網(wǎng)繼電保護要求的各種知識,包括知識標識、知識分類、知識維護等。而對于知識推理,則是通過分析處理的結(jié)果,得出相應(yīng)的定值固化方法,這個過程主要是推理的方向和沖突消除策略的確定。
本文將面向?qū)ο蟮母拍钜氲綄<蚁到y(tǒng)中,使得專家系統(tǒng)包含類、子類和客體三大部分。具體地說,定值可以將所有的規(guī)則和方法都固定在一起,這樣才能將知識進行歸類,每一種固定的數(shù)值固定方式,都需要相應(yīng)的知識,通過文檔或者知識庫的方式進行存儲,才能起到相應(yīng)的作用。
定值的固化包括兩個部分,分別是專業(yè)知識與通用知識。對于前者,僅能將其用于特定的電力系統(tǒng),因而有很大的限制;而后者由于其通用性較強,其應(yīng)用領(lǐng)域也有所拓展。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)電力系統(tǒng)中的繼電保護指南,結(jié)合電力系統(tǒng)的專業(yè)知識,建立了相應(yīng)的知識庫(如圖1所示)。通過對電網(wǎng)知識的分類,可以得到一次設(shè)備知識、互感器知識、二次設(shè)備知識。
圖1 知識分類結(jié)構(gòu)圖
圖2 知識庫設(shè)計框架
在圖2中顯示了知識庫的設(shè)計結(jié)構(gòu)。在這個時候,知識和推理是分開的,如果有新的知識,只需要對知識庫進行更新就可以了,這樣省去了修改程序的麻煩。繼電器的知識必須儲存在資料庫中,表2列出了有關(guān)其實用儲存格式。該方法具有較好的穩(wěn)定性,當發(fā)生故障時,可以對相關(guān)的專家進行維護。尤其是當系統(tǒng)投入使用后,其后續(xù)的維修工作就變得非常重要?;谥R的維護體系,增加了一種新的檢測方法,當專家的知識庫發(fā)生變化時,系統(tǒng)會自動對這些知識進行分析,看看這些知識的格式是否符合規(guī)定。
表2 繼電保護知識在數(shù)據(jù)庫中的存儲格式
專家系統(tǒng)實施的決策策略將直接關(guān)系到專家系統(tǒng)的知識推理處理的質(zhì)量。在這樣的大環(huán)境下,對推理的機理進行深入的研究是十分必要的。
從推理的角度來看,可以分為正向、反向和混合雙向推理。與此相比,前兩種方法都能高效地得出結(jié)論,但通常都有次序問題。因此,筆者選擇了一個混合的雙向推理方法,詳細過程如圖3所示。
從圖3中可以看出,該方法遵循了先反后正的基本原理,首先采用反向推理方法,獲得相關(guān)的結(jié)論,然后再對正向推理進行初始化運算,再由正向推理得出最后的結(jié)論。
圖3 知識推理流程
根據(jù)啟發(fā)式搜索策略,進行決策檢索,首先要獲取已過濾的數(shù)據(jù),然后再與判斷機制進行匹配,從而獲取相應(yīng)的知識和信息。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)深度優(yōu)先搜索的方法,進行與相應(yīng)的策略的匹配,最后得到相應(yīng)的結(jié)果。
在此基礎(chǔ)上,提出了一種能有效地解決各類沖突問題的沖突消除策略。本文中,筆者充分考慮了設(shè)備類型、保護設(shè)備型號等因素,并以此為約束條件,以消除沖突。在確定了一定的限制條件之后,系統(tǒng)才能進行下一步的操作。
總而言之,鑒于傳統(tǒng)的定值比對方法存在效率低以及其他風險等問題,本文提出了一種能夠為電網(wǎng)安全運行創(chuàng)造有利條件的定值固化體系。本系統(tǒng)適用于各類儀器的使用,并使用統(tǒng)一的定值模板,結(jié)合模糊匹配技術(shù),實現(xiàn)了首次匹配、關(guān)鍵詞匹配等功能,并對設(shè)備的參數(shù)進行了比較和分析。在專家系統(tǒng)定值固化法的作用下,采用混合正反兩種推理方法,實現(xiàn)了設(shè)備的固化。通過對電力系統(tǒng)的仿真,實踐表明,本設(shè)計方案能夠為電網(wǎng)的安全運行提供可靠的保證。