基于柔性电流互感器的配电变压器台区用户识别方法

王 亮，蓝小武，王慧琴，黄欣琰

（深圳供电局有限公司，广东 深圳 518001）

0 引 言

在配电网运行过程中，配电变压器台区作为配电网终端的最后环节，直接影响到社会民众的用电安全，所以实现配电变压器台区稳定、安全、经济、智能化运行对国家电网智能化发展发挥着极其重要的社会作用、经济作用[1]。本文提出了基于柔性电流互感器的配电变压器台区用户识别方法。

1 基于柔性电流互感器的配电变压器台区用户识别方法

柔性光学电流互感器作为一种新型的光学计量手段，通过传感纤维的Faraday（法拉第）磁光效应对一次电流进行传感。柔性光学电流互感器主要是由光感电流传感环、光纤及采集模块构成。

光感电流传感环缠绕在绝缘电缆的外部，处在低电压端口，光感传感环外围可以匹配相应的部件进行支撑。传感光缆利用一种特殊光纤材料和运作技艺后，能够在现场实现缠绕和焊接，达到在不停电或短时间停电状况下装置TA的目的。

1.1 配电变压器分接头定位

通过定位配电变压器的具体档位，能够对变比进行调整，进而改变低电压两端的电压值，借此处理配电变压器台区使用电压过低的问题[2]。配电变压器分接头定位，即改变非规定变比k的目的就是使负荷载母线电压始终保持在预先设定的范围。在现场环境中，变比k通常是不连续的，常用的配电变压器高电压两边分接头的总数目在4～8个，从基本原理上解释变比调整的影响。假设利用变比k的值域变动来实现电压荷载控制，可用如下微分方程来描述：

其中：T表示ULTC的时间系数；V0表示参考电压，VR表示受端电压。从式（1）中能够推断出电压负荷载一端和变比的关系：

由式（2）可知，x表示状态变量，ϑ和ϖ表示无功功率状态下的最小值和最大值，在其他常量保持不变的情况下,ES代表配电变压器（ULTC）分接头的调整档位，VR/ES代表k的极大值。

1.2 确定隐藏层节点数

利用反向传播算法去定义新的配电变压器台区内的隐藏层特征，这些特征在输入状态中是不会显现出来，但却可以捕捉输入状态中和目标函数最相似的基本特征。对于供电系统内多层前馈网络，隐层节点数的多少是台区用户识别的关键。如果数量过少，那么网络所能捕捉到的用以处理变压器相关问题的数据太少；如果数量过多，不单会额外增加识别时间，最重要的是隐层节点数目太多还有可能会造成“过渡吻合”状况，即识别误差率增大进而造成系统泛化能力持续降低，因而合理选择隐层节点的数量就极其重要。因为隐层数以及节点数的确定过程较为复杂，一般处理原则如下。在可以精准反映输入、输出关系的前提条件下，需选择数目较少的隐层节点数，从而使供电网络结构较为简单明确。

1.3 信号发送与接收

电力缆线的阻抗范围在0.3～62 Ω[3]。因为配电线路构造以及配电变压器表现的阻抗性相对较为稳定，所以用电负荷的大小对电力缆阻抗的波动影响比较剧烈。信号接收部分则是由耦合电路、滤波器BPF以及模拟终端AFE三部分构成，其主要作用就是对来自电力缆线上传的扩频信号进行有效接收和解析调整。其中，信号接收电路的任务是提升频带内的信号接收率（耦合电路设计的一部分），尽最大可能地抑制来自电力缆线的声波干扰，且使滤波网络的电力损耗最小。

1.4 信号检测分析

对于配电变压器台区用户识别过程中的信号检测，其下端调制信号游离在电网电压过零点周围，从而导致电压过零点附近会产生一部分畸变电压信号。对于这部分的畸变电压信号的检测，可以从时域或频域两方面进行检测。时域检测包括时间差分法与频率差分法等，频域检测则具体涵盖了傅里叶转换法、小波转换法等。傅里叶转换法和小波转换法对台区产生的畸变电压信号检测度比较高，但缺点是运算量比较大，不适合变压器台区识别的调改，所以本文将采取时域检测法对台区畸变电压信号进行独立检测。

2 实验与效果分析

2.1 实验准备

为确保实验的正确性，将两种方法设计置于相同的实验参数中，进行识别能力的检测。实验参数具体如表1所示。

2.2 实验结果分析

实验过程中，通过两种不同的识别方法同时在相同环境中进行工作，分析其识别率能力的变化。实验效果对比如图1所示。

根据实验结果发现，本文设计方法随着实验次数的增加，在识别率上与传统方法和实测相差并不大，结果在93%～96%；在误差值的结果上，本文设计方法要低于传统方法和实测，即错误率较低，具有较高的有效性。

表1 实验参数设置

图1 实验结果对比图

3 结 论

本文对基于柔性电流互感器的配电变压器台区用户识别方法进行分析，依托柔性电流互感器的特征，根据配电变压器台区的分析解读，实验论证表明，本文设计的方法具备极高的有效性。希望本文的研究能够为基于柔性电流互感器的配电变压器台区用户识别提供理论依据。