李胤淵， 張龍

(安徽電力工程監(jiān)理有限公司，安徽 合肥 230072)

0 引 言

在特高壓換流站工程建設(shè)中，需要根據(jù)特高壓換流站工程的環(huán)境和自身工況需求，進(jìn)行應(yīng)急保障和搶修，構(gòu)建特高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修標(biāo)準(zhǔn)化體系。結(jié)合對特高壓換流站工程的故障優(yōu)化診斷研究，提高特高壓換流站工程應(yīng)急保障和處置能力，研究了特高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修標(biāo)準(zhǔn)化體系構(gòu)建方法，在促進(jìn)特高壓換流站工程發(fā)展中具有重要意義[1]。相關(guān)的特高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修標(biāo)準(zhǔn)化體系構(gòu)建方法研究受到人們的極大重視。

對特高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修標(biāo)準(zhǔn)化體系構(gòu)建是建立在對工程故障診斷研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合特高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修標(biāo)準(zhǔn)化體系模型構(gòu)建，進(jìn)行特高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)[2]。分析約束特高壓換流站工程應(yīng)急處置的相關(guān)故障特征量，通過故障特征提取和信息挖掘技術(shù)，進(jìn)行特高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)[3]。目前，特高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)方法主要有基于模糊度辨識(shí)的故障診斷方法和基于參數(shù)尋優(yōu)控制的特高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修標(biāo)準(zhǔn)化體系構(gòu)建方法等。通過建立特高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修標(biāo)準(zhǔn)化體系約束參數(shù)模型，結(jié)合參數(shù)尋優(yōu)控制和優(yōu)化辨識(shí)，進(jìn)行特高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修標(biāo)準(zhǔn)化體系構(gòu)建，但上述方法進(jìn)行特高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修標(biāo)準(zhǔn)化體系構(gòu)建的自適應(yīng)性較差，故障診斷能力較弱。

為此，本文提出基于故障容錯(cuò)控制和機(jī)器學(xué)習(xí)的特高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修標(biāo)準(zhǔn)化體系構(gòu)建模型。構(gòu)建特高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修約束參量，以直流側(cè)母線電壓、直接傳輸功率以及負(fù)載突變等參數(shù)為約束特征量，進(jìn)行特高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修的故障特征提取。根據(jù)故障辨識(shí)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對特高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修的標(biāo)準(zhǔn)化體系構(gòu)建。驗(yàn)證了本文方法在提高特高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修能力和標(biāo)準(zhǔn)化體系構(gòu)建方面的優(yōu)越性能。

1 特高壓換流站工程應(yīng)急搶修故障信息采集和預(yù)處理

1.1 特高壓換流站工程應(yīng)急搶修故障信息采集

采用直接功率控制方法[4]，采集特高壓換流站工程應(yīng)急搶修故障信息，得到特高壓換流站工程的等效電路分布式融合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分布模型描述為：

(1)

式中:r1為特高壓換流站的直流網(wǎng)側(cè)三相電流波；r2為特高壓換流站故障樣本分布的先驗(yàn)點(diǎn)簇；σ為直接功率控制模糊信息融合中心；N為直流側(cè)電壓的響應(yīng)特征量。在無差拍預(yù)測直接功率分布區(qū)域內(nèi)，特高壓換流站工程應(yīng)急搶修的故障信息統(tǒng)計(jì)分析公式為：

(2)

式中:a(t)為特高壓換流站工程的等效狀態(tài)參數(shù)；θk為故障樣本分布的參數(shù)模型；k為特高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修的狀態(tài)參數(shù)。

1.2 故障分布大數(shù)據(jù)融合處理

采用靜止坐標(biāo)下的控制量，融合處理特高壓換流站工程的故障樣本序列，分析特高壓換流站工程的故障狀態(tài)特征，得到參量辨識(shí)模型。

(3)

式中:Δx和Δy均為特高壓換流站故障樣本分布的系統(tǒng)采樣值；α為負(fù)載突變角度。

求解特高壓換流站故障樣本大數(shù)據(jù)分布的模糊核，得到特高壓換流站故障序列的模糊特征檢測輸出。

z=k+Rsinηcosφ

(4)

v=1-∑g+kz

(5)

根據(jù)上述分析，構(gòu)建了特高壓換流站工程短路應(yīng)急搶修的大數(shù)據(jù)融合模型。根據(jù)信息融合結(jié)果，進(jìn)行換流站工程的應(yīng)急處置和搶修。

2 特高壓換流站工程短路應(yīng)急搶修及故障診斷

2.1 故障特征提取

采用滑模控制器計(jì)算特高壓換流站工程輸入的相關(guān)參數(shù)，結(jié)合負(fù)載均衡控制方法[5]，進(jìn)行限流補(bǔ)償控制，得到特高壓換流站工程的功率負(fù)載：

(6)

式中：a0和a分別為限流補(bǔ)償控制初始值和實(shí)際值[6]；R為特高壓換流站工程的應(yīng)急處置狀態(tài)目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)解。提取特高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修的故障特征進(jìn)行線性融合處理，得到特高壓換流站工程的條件反射阻抗：

(7)

式中：ω為線性融合系數(shù)；l為觸發(fā)脈沖值；M為特高壓換流站工程的諧振特征點(diǎn)。經(jīng)同速旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，不同尺度空間對特高壓換流站工程的故障特征分量為：

(8)

式中：p為模糊基函數(shù);Bk為特高壓換流站工程應(yīng)急處置的外環(huán)滑?？刂坪瘮?shù)。

綜上分析，實(shí)現(xiàn)了特高壓換流站工程短路應(yīng)急搶修的故障特征提取。

2.2 應(yīng)急處置搶修標(biāo)準(zhǔn)化體系構(gòu)建

根據(jù)故障特征提取結(jié)果，得到體系構(gòu)造方程組。需經(jīng)同速旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換[7]，得到特高壓換流站工程應(yīng)急處置的約束參量模型描述為：

λ=εP+κ

(9)

式中:ε為特高壓換流站輸出電流;κ為特高壓換流站在恒功率區(qū)的過載。通過對特高壓換流站工程的短路限流保護(hù)[8]，分析故障類別屬性。通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行特高壓換流站工程故障分類識(shí)別。通過參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整，特高壓換流站工程故障搶修體系的處置效率為：

(10)

式中：E為特高壓換流站工程的輸出功率損耗。

綜上所述，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行特高壓換流站工程故障分類識(shí)別，實(shí)現(xiàn)對特高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修的標(biāo)準(zhǔn)化體系構(gòu)建，提高了應(yīng)急處置的效率。

3 仿真測試分析

通過仿真試驗(yàn)驗(yàn)證本文方法在實(shí)現(xiàn)特高壓換流站工程應(yīng)急處置及搶修的應(yīng)用性能，設(shè)定特高壓換流站的主頻為1 200 MHz，直流負(fù)載為120 Ω，控制電壓Vα為240 V，特高壓換流站工程的故障信息采集樣本數(shù)為1 024，故障特征的訓(xùn)練集為200，根據(jù)上述試驗(yàn)參數(shù)設(shè)定，得到特高壓換流站工程在空載和負(fù)載狀態(tài)下的電動(dòng)勢和電壓輸出如圖1和圖2所示。

根據(jù)圖1和圖2的電動(dòng)勢和電壓信息采集結(jié)果，進(jìn)行故障搶修和診斷試驗(yàn)，得到診斷結(jié)果如圖3所示。

圖1 特高壓換流站的空載電動(dòng)勢

圖2 特高壓換流站工程的負(fù)載輸出電壓

分析圖3可知，本文方法能有效實(shí)現(xiàn)特高壓換流站工程故障點(diǎn)定位，峰值表現(xiàn)明顯，對特高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修的故障診斷能力較好。本文構(gòu)建特高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修約束參量，分析特高壓換流站工程的故障狀態(tài)特征，采用拉格朗日插值法，提取特高壓換流站故障序列的分布狀態(tài)特征量。通過線性融合處理特高壓換流站故障特征量，有效提高故障診斷能力。

圖3 特高壓換流站工程故障檢修診斷結(jié)果

為了驗(yàn)證本文方法測試特高壓換流站工程故障檢修的效率，分別采用基于模糊度辨識(shí)方法、參數(shù)尋優(yōu)控制方法與本文方法進(jìn)行對比，結(jié)果如表1所示。

表1 不同方法的應(yīng)急處置搶修效率對比

根據(jù)表1數(shù)據(jù)可知，當(dāng)測試次數(shù)到達(dá)400次時(shí)，基于模糊度辨識(shí)方法的應(yīng)急處置搶修效率為91.1%，基于參數(shù)尋優(yōu)控制方法的應(yīng)急處置搶修效率為89.9%，而本文方法的應(yīng)急處置搶修效率為98.8%。由此可知，本文方法的特高壓換流站工程故障檢修效率較高。本文方法利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，分類識(shí)別特高壓換流站工程故障，根據(jù)故障辨識(shí)結(jié)果，構(gòu)建特高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修的標(biāo)準(zhǔn)化體系，從而提高了應(yīng)急處置搶修效率。

4 結(jié)束語

本文提出基于故障容錯(cuò)控制和機(jī)器學(xué)習(xí)的特高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修標(biāo)準(zhǔn)化體系構(gòu)建模型。將等效電路結(jié)構(gòu)分析與故障狀態(tài)特征融合，根據(jù)故障特征提取結(jié)果，構(gòu)建特高壓換流站工程短路應(yīng)急搶修標(biāo)準(zhǔn)體系，分析故障類別屬性，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對特高壓換流站工程進(jìn)行故障分類識(shí)別。本文方法進(jìn)行高壓換流站工程應(yīng)急處置搶修的效率較高，故障診斷能力較好。