針對企業(yè)電網(wǎng)諧振故障診斷模糊專家系統(tǒng)的研究

1 引 言

隨著現(xiàn)代化大生產(chǎn)的飛速發(fā)展和科學(xué)進(jìn)步，企業(yè)生產(chǎn)對電網(wǎng)安全運(yùn)行的需求與日俱增?，F(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展的一個明顯趨勢是大型化、高速化、連續(xù)化和自動化，設(shè)備組成與結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，潛伏著一個危機(jī)，即一旦發(fā)生故障，所造成的直接、間接損失也將十分嚴(yán)重。在電網(wǎng)各種故障事故中，由于過電壓引起的事故又占主導(dǎo)地位，其中，因系統(tǒng)的電感、電容參數(shù)配合不當(dāng)，出現(xiàn)的諧振過電壓因幅值高，且持續(xù)時間長，危及電器設(shè)備的絕緣，也能因持續(xù)的過電流燒毀電感元件設(shè)備(如電壓互感器)，還會影響保護(hù)裝置的工作條件(如避雷器的正常運(yùn)行)，給企業(yè)造成巨大的損失。在我國，35 kV線路往往采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地的形式，在中性點不接地系統(tǒng)中進(jìn)行開關(guān)操作或發(fā)生故障時，外加的強(qiáng)迫振蕩頻率等于振蕩系統(tǒng)中的某一自由振蕩頻率時，容易激發(fā)起持續(xù)時間較長的鐵磁諧振，引起諧振過電壓。

系統(tǒng)采用自檢的方法，在沒有故障發(fā)生時，系統(tǒng)每隔一段時間進(jìn)行自檢，以判斷電網(wǎng)狀態(tài)；一旦故障發(fā)生立即進(jìn)入諧振故障診斷模塊，判斷諧振故障原因，給出診斷結(jié)論，為技術(shù)人員快速準(zhǔn)確地解決諧振故障恢復(fù)電網(wǎng)供電提供幫助。

2 江西德興銅礦動力廠35 kV諧振故障仿真實驗

以德興銅礦回水2站為例，系統(tǒng)開始運(yùn)行在20 kV，0.3 s后給等效加沖擊電壓35 kV，系統(tǒng)迅速振蕩到50 kV，在1 s后切除沖擊電壓，系統(tǒng)電壓幅值超過30 kV，且負(fù)載系統(tǒng)不能恢復(fù)正常運(yùn)行。仿真波形近似于鋸齒波形，在橫坐標(biāo)1 s處系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定振蕩。線路在母線接地電容C=1e-6 F時35 kV線路的三相電壓波形為正常的正弦波形，電壓幅值為28 kV。當(dāng)在0.5 s處將母線接地電容人為更改為C=2e-5F時，線路上通過三相電壓計得到的線路三相電壓波形表示系統(tǒng)進(jìn)入了穩(wěn)定諧振，通過三相電壓計得到的線路三相電壓幅值為40 kV且系統(tǒng)不能恢復(fù)正常電壓。

將后兩種情況下的波形比較可以得出：在提高線路對地電容值后，線路相電壓將由2.8 kV升高到3.5～3.8 kV，并且進(jìn)入了穩(wěn)定振蕩。

3 模糊專家系統(tǒng)的研發(fā)

模糊專家系統(tǒng)是在知識獲取、知識表示和運(yùn)用過程中全部或部分采用模糊技術(shù)來處理其不確定性的一類專家系統(tǒng)。也就是說，在傳統(tǒng)專家系統(tǒng)處理解決問題的過程中，往往存在著許多概括性的、籠統(tǒng)的、含糊的表示事物狀態(tài)的自然語言，以及具有不完善的專家知識模式。運(yùn)用模糊技術(shù)來處理這類專家系統(tǒng)，并稱其為模糊專家系統(tǒng)。

3.1 隸屬函數(shù)的構(gòu)建及模糊規(guī)則

電網(wǎng)諧振故障誘因較多，是一種或多種原因的組合。本模糊專家系統(tǒng)是將諧振故障發(fā)生時SCADA系統(tǒng)監(jiān)測的電網(wǎng)各相電壓，電壓互感器的開口電壓和電流值通過模糊理論的隸屬函數(shù)計算隸屬度為技術(shù)人員快速準(zhǔn)確判斷故障原因，解決故障恢復(fù)生產(chǎn)提供依據(jù)。當(dāng)采集到實時數(shù)據(jù)后，根據(jù)實時數(shù)據(jù)的數(shù)值范圍分別與模糊語言較高或較低相對應(yīng)，再計算相應(yīng)的隸屬度。如：UA=28 kV，則電壓高的隸屬度為：