应急配电网环境中的三维馈线仪表自动化动作效果评估方法

陈嘉安，邵 玲，姜丽娜，李力沛

（云南电网有限责任公司培训与评价中心，昆明 650201）

0 引言

三维馈线仪表可为应急配电网提供可靠的运行保障，既是建设智能型电网体系的基础环节，也可向能源互联网主机反馈其所需的传输电子量。随着物联网、主动通信、自动化处理等多项应用技术的发展，三维馈线仪表系统能够在实时监控电网线路运行情况的同时，提取数据库主机中存储的终端信息文件，并借助网络传输通路，将这些信息参量反馈至各级采集与处理设备之中[1]。当电网线路出现故障时，三维馈线仪表可将实时故障信息上传至主站或地型终端中，也可在配电主机的支持下，实现对常规供电行为的恢复与维护。

随着应急配电网环境的不断发展，如何对已接入电子设备的自动化动作进行评估，已经成为了一项亟待解决的应用性问题。传统测量评估方法在柔性负载架构的支持下，确定电量潮流的实际分布情况，再借助电流相角突变向量，实现对仪表设备自动化动作效果的实时评估。然而上述方法的准确性评估能力相对有效，并不能完全满足应急配电网的实际处理需求，基于此提出新型三维馈线仪表自动化动作效果评估方法，通过负荷状态量定义的方式，分别计算自动化动作时长、馈线仪表恢复率与相关度量系数。

1 应急配电网三维馈线仪表的自动化干扰因素

应急配电网三维馈线仪表的自动化动作能力，受到负荷状态指标的直接影响，在已知常规干扰性条件的情况下，可按如下步骤进行分析。

1.1 馈线仪表自动化的负荷状态定义

三维馈线仪表的自动化负荷状态改变，只发生在故障行为初始阶段中，当馈线电量由正常状态向着非正常状态转变时，应急配电网环境中的故障分析主机才会开始运转，在此过程中，所有馈线电子都只能由输入端进入，在动作信道结构的作用下，经由输出端进入下级三维馈线仪表设备之中。

图1 三维馈线仪表的自动化负荷原理

在应急配电网环境中，由于三维馈线仪表的连接能力较强，因此随着自动化行为的出现，相关仪表元件的执行能力也会逐渐发生改变，直至电量主机能够将所有三维馈线仪表的自动化动作行为全部收录在内[2]。设r0代表最小的自动化调节系数，rn代表最大的自动化调节系数，n代表单位时间内的动作行为次数，联立上述物理量，可将馈线仪表自动化的负荷状态定义为：

其中，p1、p2分别代表两个不同的三维馈线仪表自动化连接常量，代表仪表设备的动作均值量，ΔT 代表自动化行为的单位动作时长。

1.2 行为化干扰条件

三维馈线仪表自动化动作过程能够反映应急配电网架构的应用稳定性，由于该项行为向量的存在，电量信息存在自动化传输的可能，从而使得自动化动作效果具有更强的可评估价值。一方面，应急配电网终端故障若受到外界自动化动作的干扰，则会导致电量传输数据出现错误，从而使得电网主站向外输出了错误的动作行为指令；另一方面，电网拥塞、电信号延时等三维馈线仪表的自动化动作行为故障，都会造成电量信号的正常传输行为受到影响，不仅导致应急配电网出现时序配合准确性下降的情况，也会诱发故障信息的非即时传输指令[3]。

与此同时，应急配电网中三维馈线仪表设备的接入，从传统化角度改变了电量自动化动作的流通方向，并抑制了由单向潮流转变为双向潮流的动作效果趋势，这在一定程度上，对应急配电网中电子参量的自动化动作行为效果产生了影响。通常情况下，干扰三维馈线仪表自动化动作的主要因素可概括为：

1）应急配电终端功能模块故障受到仪表设备动作信号的扰动影响，导致电量传输数据出现错误，从而使得所采集现场信息与主站记录信息不能保持一致。

2）任何细小的三维馈线仪表自动化动作故障行为，都会导致应急配电终端与主站失联。

3）若在自动化动作的行为故障阶段出现失败隔离现象，则会导致电量负荷进一步转移。

4）自动化动作故障阶段的开关误动，会造成应急配电网环境的大规模停电。

5）电量负荷的开关拒动行为，会导致非故障区域出现应急性配电错乱。

6）三维馈线仪表的自动化开关误动，易使应急配电网中形成负荷性失电或电磁型环状动作网络。

2 三维馈线仪表自动化动作效果评估方法

在应急配电网环境中，分别计算自动化动作时长、馈线仪表恢复率、度量系数三项物理指标，实现三维馈线仪表自动化动作效果评估方法的设计与搭建。

2.1 自动化动作时长

自动化动作时长能够描述三维馈线仪表的现有执行能力，一般情况下，自动化动作的经历时间越长，三维馈线仪表的执行能力也就越强，与之相关的行为动作效果也就越明显[4]。所谓自动化动作是指一系列连贯的三维馈线仪表行为指令，特别是在应急配电网环境中，由于负荷状态的不同，三维馈线仪表所反映出的行为趋势也会有所不同，这也是导致最终动作行为效果评估能力相对较强的主要原因。设e0代表最小的三维馈线仪表自动化动作向量，en代表最大的三维馈线仪表自动化动作向量，联立式(1)，可将：

式(2)中，β代表既定的行为化干扰系数，S˙代表自动化动作特征。

2.2 馈线仪表恢复率

馈线仪表恢复率代表了设备元件在应急配电网环境中，所保持的自动化动作行为恢复能力，受到应急配电网运行能力的影响，在单位评估时长内，三维馈线仪表设备的自动化行为标准越高，与之相关的仪表恢复率水平越高，在此情况下，根据自动化动作的实际操作时长，即可实现对仪表设备主机动作行为的有效控制[5]。在不考虑其他干扰条件的情况下，馈线仪表恢复率数值只受到仪表动作常量、配电评估条件两项物理指标的直接影响。仪表动作常量可表示为f，在固定配电网环境中，该项物理量始终保持阶段性往复的变化趋势。配电评估条件由上限量、下限量两部分共同组成，通常来说，上下限指标之间的数值空间越大，最终计算所得馈线仪表恢复率指标的准确性也就越强。在上述物理量的支持下，联立式(2)，可将馈线仪表恢复率计算结果表示为：

其中，χ表示基于应急配电网环境的仪表设备三维馈线系数，d表示自动化动作行为的评估基向量。

2.3 度量系数

度量系数是应急配电网环境中的一项关键评估指标，可在已知馈线仪表恢复率水平的基础上，限定自动化动作行为的实际作用空间，从而使得电子量传输能力得到充分调度，一方面给予三维馈线仪表设备最强的自动化动作能力，另一方面也可获得更为准确的动作效果评估结果[6]。在正无穷区间内，为获得更为准确的三维馈线仪表自动化动作效果评估结果，应以自动化动作最大行为量作为判别标准，在联合馈线仪表恢复率数值的同时，对相关度量系数进行统计与处理。设zmax代表自动化动作最大行为量，联立式(3)，可将度量系数结果定义为：

3 对比实验分析

将图2所示的三维型馈线仪表设备接入双环型应急配电网环境中，通过电流与电压干扰的方式，将元件内流通的传输电子量调试至相对稳定的状态。待电量示数完全稳定后，截取等量的电量信号分别作为实验组、对照组实验对象。将这些电量信号同时输入实验组与对照组分析主机中，其中实验组主机配置新型三维馈线仪表自动化动作效果评估方法，对照组主机配置传统测量评估方法。

图2 三维型馈线仪表设备

UDP指标描述了分析主机对于仪表设备自动化动作行为效果的评估准确性，总的来说，UDP指标数值越大，分析主机对于仪表设备自动化动作行为效果的评估准确性也就越高，反之则越低。表1记录了实验组、对照组UDP指标的实际数值变化情况。

表1中，实验组UDP指标随实验时间的延长，始终保持不断上升的数值变化状态，但实验中后期开始，这种数值上升的变化趋势逐渐减弱，到实验后期，基本趋于完全稳定。对照组UDP指标则始终保持下降与上升交替出现的数值变化趋势，整个实验过程中的最大数值结果仅达到了50.15%，远低于实验组的最大数值结果。

表1 UDP指标数值

在应急配电网环境中，应用新型三维馈线仪表自动化动作效果评估方法，可促使UDP指标的数值结果得到明显促进，不仅可实现对仪表设备自动化动作行为效果的准确评估，也可避免非合理电量传输问题的出现。

4 结语

在传统测量评估方法的基础上，新型三维馈线仪表自动化动作效果评估方法深入应急配电网内部环境，通过定义电量负荷状态的方式，计算自动化动作时长、馈线仪表恢复率等几项系数指标的具体数值，再联合行为化干扰条件，实现对传输电子量的有效处理与调试。从实用性角度来看，UDP指标数值的增大，代表分析主机可对仪表设备的自动化动作行为效果进行准确评估，在应急配电网环境中，能够较好满足传输电子量的实际应用需求。