一种基于数据仓库技术修正下的信息融合选线方法

张 朝，张红旗，包 曼

（内蒙古农业大学，内蒙古呼和浩特010000）

0 引言

随着国民经济发展，对电力系统稳定运行的要求也越来越高。在我国中低压（6～66 kV）配电网中，小电流接地系统使用广泛，但是小电流接地系统经常发生单相接地故障，单相接地故障占各种故障总和的80%左右，发生该故障后可持续带电运行1～2 h，如果不及时处理可能发展成更严重的多相短路故障。因此，高效准确地挑选出故障以及排除故障在电力系统运行中十分重要。长期以来，经过各国专家学者的不懈努力和改进，在基于暂态和稳态的两种情况下提出了各种各样的有效选择故障线路的方法，但由于线路工作环境的复杂与多变，很多方法在实际运行中的效果并不十分理想。为了克服选线方法在实际应用中的单一性，专家学者们又提出了信息融合的方法[1]，但是融合的方案不够成熟，隶属度函数不够准确，所以仍然不能达到选线要求。综合以上方法在选线实际操作中的困难，本文提出一种能够适应多种工作环境、选线准确率较高的方法，并且利用数据仓库ETL（extract transform and load）技术，统计选线决策的结果，经过计算，不断更新算法中的常量，使得选线准确率随着电网发展逐渐提高，长期运行，选线的精确度会大大提高。

1 建立信息融合方案

1.1 基于稳态与暂态的选线方法分类

根据基于稳态与暂态的选线方法，先分类列出这两种状态下的选线方法[2]。

a）基于稳态的选线方法：S信号注入法、注入脉冲信号法、零序电流比幅法、零序电流比相法、零序电流群体比幅比相法、五次谐波法、零序电流有功分量法、零序导纳法、负序电流法、残留增量法。

b）基于暂态的选线方法：首半波法、相关分析法、PRONY算法、小波分析法、能量函数法、S变换法、希尔伯特—黄变换（HHT）。

1.2 根据工作环境做出的选线方法分类

根据中性点接地方式，分类列出在对应环境下适用的方法[3]。

a）适用于中性点不接地的方法：零序电流比幅法、零序电流比相法、零序电流群体比幅比相法、零序导纳法、负序电流法、首半波法、相关分析法、PRONY算法、小波分析法、能量函数法、S变换法、希尔伯特—黄变换（HHT）。

b）适用于中性点经消弧线圈接地的方法：零序电流有功分量法、五次谐波法、残留增量法、S信号注入法、注入脉冲信号法、零序导纳法、负序电流法、首半波法、相关分析法、PRONY算法、小波分析法、能量函数法、S变换法、希尔伯特—黄变换（HHT）。

c）适用于中性点经电阻接地的方法：五次谐波法、S信号注入法、注入脉冲信号法、零序导纳法、负序电流法、首半波法、相关分析法、PRONY算法、小波分析法、能量函数法、S变换法、希尔伯特—黄变换（HHT）。

1.3 对环境有特殊要求的选线方法分类

有些方法要求的环境条件较苛刻，只有满足所需条件才能发挥对应方法的最大精确性，所以根据所要求的条件，分类列举出对应条件下的方法。

a）要求接地电阻小的选线方法：S信号注入法、注入脉冲信号法。

b）要求线路距离较短的选线方法：零序电流比幅法。

c）对硬件平台要求较高的选线方法：零序电流有功分量法、PRONY算法。

1.4 生成信息融合方案组

根据以上3种分类方法，假设各种条件下的工作环境，生成预设方案组。根据电网的运行特点，方案组中选择的方法要包括暂态与稳态。

假设所应用的环境具有以下特征：中性点经消弧线圈接地；线路较短；硬件平台质量较差；现场互感器较少。根据这几个工作环境的特点，首先选出基于暂态分析的选线方法为“相关分析法”，因为其对硬件质量要求不高且抗电弧能力较强；又因为接地方式为中性点经消弧线圈接地而且线路较短，所以基于稳态分析的选线方法第一个可选择“零序电流群体比幅比相法”；还有现场互感器较少，对谐波影响较小，基于稳态分析的选线方法第二个可选择“五次谐波法”。综上所述，该运行环境下，采集相关信息后，通过“相关分析法”“零序电流群体比幅比相法”和“五次谐波法”融合选线信息后，计算可信度来选线。

2 可信度函数的确定

2.1 可信度函数的模糊确定

可信度为选择出一条线路为故障线路的信任程度，比较而言，可信度最大的为所选出的故障线路。一条线路的选择故障可信度等于几种方法的决定率在方案组中所占比重之和。

假设电网中共有N条线路，n为线路编号；根据工作环境选择出的方案组中共有M种方法，m为方法的编号；某种方法的决定率在方案组中所占比重为H，可信度用K来表示，则第n条线路的可信度函数为

2.2 可信度函数中初始值的确定

假设某系统选出的融合方案中有M种方法，确定每种方法的决定率在方案组中所占比重时，做P次单相短路接地实验，统计每种方法的单独选线结果，并分别计算出每种方法选线的准确率Q，则第m种方法的决定率在方案组中所占比重的初始值计算公式为

确定好每种方法的决定率在方案组中所占比重后，可信度则可按照实验所得的Hm计算。如果系统在应用本文所提方法之前已经使用了方案中的一种方法，则可根据之前统计的选线准确率来计算该方法的决定率在方案组中所占比重。

3 ETL技术对可信度函数的修正

ETL是数据仓库技术的简称[4]，该技术在智能发电生产运行管理中具有非常重要的作用。电力行业在生产运行过程中会产生大量的数据，通过对电力大数据中的ETL技术进行合理应用，能够使该问题得到有效解决。为了提高选线的准确率和得到每种方法在融合方案组中更精确的所占比重，可以利用ETL技术来解决这个问题，其流程如图1所示。

图1 通过ETL修正系数流程

具体操作步骤如下。

步骤1：每次决策结果都会上传至ETL，具体上传内容包括每种方法判别的正误。

步骤2：统计上传结果后，根据预设好的系数修正函数，重新计算相关系数。

仍然设融合方案中有M种方法，修正前做了P次单相短路接地测试，假设决策正确的方法有L种，则判断正确的方法比重系数修正函数为

判断错误方法比重系数修正函数为

步骤3：通过ETL系统把更新后的系数实时发送到相似的系统中。

把相似工作环境下的线路看作一个子系统，利用ETL技术把子系统联合成为一个大的系统，所有子系统之间数据共享，修正后的新参数通过ETL实时发送到子系统中，每个子系统对可信度函数共同修正。通过计算公式可以看出，处理故障次数越多，每种方法的决定率在方案组中所占比重越精确。

4 结束语

本文提出的方案只是在较大方面做的应用举例，不够精准，所以在实际应用时还可以将工作环境的条件细分，比如考虑电压等级、线路配置或者电网的三相平衡度等方面，做出更加切合系统的融合方案。信息化时代，抓住电力系统中的数据，加以合理应用，必然会解决许多问题。本文提出融合选线和ETL系统的结合，就是为了统计数据，利用数据分析，使得选线随着时间发展准确率逐步增长完善。