特高压换流站智能设备运行故障监测方法研究

虞云翔

（国网江苏电力有限公司 检修分公司，江苏 无锡 214000）

0 引 言

特高压换流站智能设备以其低能耗和高性能的优势受到了广泛应用。其在运行过程中，由于负荷集中且存在较多回路，因此很容易出现故障[1]。特高压换流站智能设备普遍具备输出电路容量大的特点，无法以一个定性标准诊断其故障类型。监测特高压换流站智能设备运行故障是确保特高压换流站智能设备安全稳定工作的重要前提条件。目前，我国智能超高压换流站设备故障的监测方法主要是采用主动自评估法来跟踪智能超高压换流站设备故障的具体参数，并通过GPRS传输监测数据。这种方法在实际应用中存在控制精度低的问题，无法实时动态精准监测特高压换流站智能设备运行故障，经常会出现误报警的情况。由此可见，以往针对传统特高压换流站智能设备运行故障监测方法的研究存在明显不足，有必要针对特高压换流站智能设备运行故障监测方法展开优化设计。为此，本文设计了一种新型特高压换流站智能设备运行故障监测方法。

1 特高压换流站智能设备运行故障监测方法

1.1 计算特高压换流站智能设备运行故障电压、电流数据

在特高压换流站智能设备运行故障监测过程中，首先需要进行网络初始化，根据提取的特高压换流站智能设备运行故障特征设计拓扑结构[2]。再利用关联分析对特高压换流站智能设备运行故障特征进行权值和阈值编码，得到故障电压、电流数据初始种群。利用关联分析编码时，针对不符合故障电压、电流数据的权值和阈值采取实数编码法。通过关联分析训练获得故障电压、电流数据误差平方和的倒数，作为适应函数。设特高压换流站智能设备运行故障电压、电流数据误差平方和的倒数为f，可得：

式中，m是适应度高的已编码特高压换流站智能设备运行故障特征权值；i是输出神经元的特高压换流站智能设备运行故障特征个数，为实数；t是特高压换流站智能设备运行故障特征输出的期望值；a是特高压换流站智能设备运行故障特征输出的实际值。在求得特高压换流站智能设备运行故障电压、电流数据误差平方和倒数的基础上，对选取的故障电压和电流数据进行个体之间的交叉及个体自身的变异，由此得出故障电压、电流数据[3]。设特高压换流站智能设备运行故障电压为q，求得配电柜故障电压数据为：

式中，c是特高压换流站智能设备运行故障电阻率；p是特高压换流站智能设备运行故障相对介电常数。特高压换流站智能设备运行故障电流数据是在电压数据的基础上，加上适应度值的二次方。设特高压换流站智能设备运行故障电流数据为S，则有：

式中，W是特高压换流站智能设备运行故障预警适应度值。通过式（3）将特高压换流站智能设备运行故障电压、电流数据以实数进行展示，其中电压数据如表1所示。

表1 特高压换流站智能设备运行故障电压数据

结合表1信息，得出特高压换流站智能设备运行故障电流数据如表2所示。

表2 特高压换流站智能设备运行故障电流数据

结合表2信息，基于关联分析计算出的故障电压、电流数据的激活函数与理想Sigmoid函数拟合状态良好，可以利用关联分析的迭代过程激发新型神经元性能，提高特高压换流站智能设备运行故障电压、电流数据计算的精准度。

在电流回路正常的状态下，误差pi属于正常范围，pi∈(-0.090 9,0.111 1)，当电流回路存在异常时，广义变比和理想变比的比值就超出上述范围。由此可总结出，电流回路误差在此范围内的是正常运行的电路，超出此范围的电路存在故障。

将此方法用于系统中的A、B以及C三相电流回路中，设pi和gi为故障值，假如pi,A(B,C)∈(-0.090 9,0.111 1)，则可得出gi,A(B,C)=1，即该条支路的继电保护装置i的A(B,C)电流回路没有故障。假如pi,A(B,C)∉(-0.090 9,0.111 1)，可得出该条支路的继电保护装置i的A(B,C)电流回路存在故障。由此得出图1的电流回路故障流程图。

图1 电流回路故障诊断流程图

1.2 特高压换流站智能设备运行故障监测数据处理

统一特高压换流站智能设备运行故障监测信息中的参数属性，将故障监测信息属性与语义相关联[4-7]。设其表达式为δ，通过方程式表示为：

式中，x是信息特征模糊空间的摩擦系数。通过式（4）将特高压换流站智能设备运行故障监测信息属性与语义相关联，强化各部分之间的互联共享，并处理特高压换流站智能设备运行故障监测数据。应用的64条关联解析规则如表3所示。

表3 64条启发式关联规则

结合表3所示，通过64条启发式关联规则，包含各类不同特高压换流站智能设备运行故障类型的描述对象，提高设计方法的监测精度。

1.3 显示特高压换流站智能设备运行故障监测结果

完成监测数据处理后，将系统故障监测报警功能连接后台，显示特高压换流站智能设备运行故障监测数据[8]。结合监测数据的实时传递情况，传输终端数据并显示数据信息，实现特高压换流站智能设备运行故障监测。

2 实例分析

2.1 实验准备

为构建实例分析，实验对象选取某特高压换流站智能设备，并对特高压换流站智能设备故障的基本参数进行具体设计，如表4所示。

表4 特高压换流站智能设备故障参数

根据表4所示，首先采用本文提出的监测方法监测特高压换流站智能设备运行故障，通过Weapectl1.2.1软件获取监测误报警率，设置其为实验组，然后使用传统监测方法监测特高压换流站智能设备运行故障，将Weapectl1.2.1软件得到的监测误报警率记为对照组[9,10]。实验中共设置7个测试点位，分别为2 mA、3 mA、4 mA、5 mA、6 mA、7 mA以及8 mA，记录实验结果。

2.2 实验结果分析与结论

整理实验结果，如图2所示。

图2 监测误报警率对比图

通过图2可知，本文设计方法监测误报警率明显低于对照组，具有实际应用价值。

3 结 论

通过特高压换流站智能设备运行故障监测方法研究，能够取得一定的研究成果，解决传统特高压换流站智能设备运行故障监测中存在的问题。由此可见，特高压换流站智能设备运行故障监测方法是具有现实意义的。在日后的研究中，还需要进一步研究，为减少特高压换流站智能设备运行中出现故障的次数提供参考。