應急配電網(wǎng)環(huán)境中的三維饋線儀表自動化動作效果評估方法

陳嘉安，邵 玲，姜麗娜，李力沛

（云南電網(wǎng)有限責任公司培訓與評價中心，昆明 650201）

0 引言

三維饋線儀表可為應急配電網(wǎng)提供可靠的運行保障，既是建設智能型電網(wǎng)體系的基礎環(huán)節(jié)，也可向能源互聯(lián)網(wǎng)主機反饋其所需的傳輸電子量。隨著物聯(lián)網(wǎng)、主動通信、自動化處理等多項應用技術的發(fā)展，三維饋線儀表系統(tǒng)能夠在實時監(jiān)控電網(wǎng)線路運行情況的同時，提取數(shù)據(jù)庫主機中存儲的終端信息文件，并借助網(wǎng)絡傳輸通路，將這些信息參量反饋至各級采集與處理設備之中[1]。當電網(wǎng)線路出現(xiàn)故障時，三維饋線儀表可將實時故障信息上傳至主站或地型終端中，也可在配電主機的支持下，實現(xiàn)對常規(guī)供電行為的恢復與維護。

隨著應急配電網(wǎng)環(huán)境的不斷發(fā)展，如何對已接入電子設備的自動化動作進行評估，已經(jīng)成為了一項亟待解決的應用性問題。傳統(tǒng)測量評估方法在柔性負載架構的支持下，確定電量潮流的實際分布情況，再借助電流相角突變向量，實現(xiàn)對儀表設備自動化動作效果的實時評估。然而上述方法的準確性評估能力相對有效，并不能完全滿足應急配電網(wǎng)的實際處理需求，基于此提出新型三維饋線儀表自動化動作效果評估方法，通過負荷狀態(tài)量定義的方式，分別計算自動化動作時長、饋線儀表恢復率與相關度量系數(shù)。

1 應急配電網(wǎng)三維饋線儀表的自動化干擾因素

應急配電網(wǎng)三維饋線儀表的自動化動作能力，受到負荷狀態(tài)指標的直接影響，在已知常規(guī)干擾性條件的情況下，可按如下步驟進行分析。

1.1 饋線儀表自動化的負荷狀態(tài)定義

三維饋線儀表的自動化負荷狀態(tài)改變，只發(fā)生在故障行為初始階段中，當饋線電量由正常狀態(tài)向著非正常狀態(tài)轉變時，應急配電網(wǎng)環(huán)境中的故障分析主機才會開始運轉，在此過程中，所有饋線電子都只能由輸入端進入，在動作信道結構的作用下，經(jīng)由輸出端進入下級三維饋線儀表設備之中。

圖1 三維饋線儀表的自動化負荷原理

在應急配電網(wǎng)環(huán)境中，由于三維饋線儀表的連接能力較強，因此隨著自動化行為的出現(xiàn)，相關儀表元件的執(zhí)行能力也會逐漸發(fā)生改變，直至電量主機能夠?qū)⑺腥S饋線儀表的自動化動作行為全部收錄在內(nèi)[2]。設r0代表最小的自動化調(diào)節(jié)系數(shù)，rn代表最大的自動化調(diào)節(jié)系數(shù)，n代表單位時間內(nèi)的動作行為次數(shù)，聯(lián)立上述物理量，可將饋線儀表自動化的負荷狀態(tài)定義為：

其中，p1、p2分別代表兩個不同的三維饋線儀表自動化連接常量，代表儀表設備的動作均值量，ΔT 代表自動化行為的單位動作時長。

1.2 行為化干擾條件

三維饋線儀表自動化動作過程能夠反映應急配電網(wǎng)架構的應用穩(wěn)定性，由于該項行為向量的存在，電量信息存在自動化傳輸?shù)目赡?，從而使得自動化動作效果具有更強的可評估價值。一方面，應急配電網(wǎng)終端故障若受到外界自動化動作的干擾，則會導致電量傳輸數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤，從而使得電網(wǎng)主站向外輸出了錯誤的動作行為指令；另一方面，電網(wǎng)擁塞、電信號延時等三維饋線儀表的自動化動作行為故障，都會造成電量信號的正常傳輸行為受到影響，不僅導致應急配電網(wǎng)出現(xiàn)時序配合準確性下降的情況，也會誘發(fā)故障信息的非即時傳輸指令[3]。

與此同時，應急配電網(wǎng)中三維饋線儀表設備的接入，從傳統(tǒng)化角度改變了電量自動化動作的流通方向，并抑制了由單向潮流轉變?yōu)殡p向潮流的動作效果趨勢，這在一定程度上，對應急配電網(wǎng)中電子參量的自動化動作行為效果產(chǎn)生了影響。通常情況下，干擾三維饋線儀表自動化動作的主要因素可概括為：

1）應急配電終端功能模塊故障受到儀表設備動作信號的擾動影響，導致電量傳輸數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤，從而使得所采集現(xiàn)場信息與主站記錄信息不能保持一致。

2）任何細小的三維饋線儀表自動化動作故障行為，都會導致應急配電終端與主站失聯(lián)。

3）若在自動化動作的行為故障階段出現(xiàn)失敗隔離現(xiàn)象，則會導致電量負荷進一步轉移。

4）自動化動作故障階段的開關誤動，會造成應急配電網(wǎng)環(huán)境的大規(guī)模停電。

5）電量負荷的開關拒動行為，會導致非故障區(qū)域出現(xiàn)應急性配電錯亂。

6）三維饋線儀表的自動化開關誤動，易使應急配電網(wǎng)中形成負荷性失電或電磁型環(huán)狀動作網(wǎng)絡。

2 三維饋線儀表自動化動作效果評估方法

在應急配電網(wǎng)環(huán)境中，分別計算自動化動作時長、饋線儀表恢復率、度量系數(shù)三項物理指標，實現(xiàn)三維饋線儀表自動化動作效果評估方法的設計與搭建。

2.1 自動化動作時長

自動化動作時長能夠描述三維饋線儀表的現(xiàn)有執(zhí)行能力，一般情況下，自動化動作的經(jīng)歷時間越長，三維饋線儀表的執(zhí)行能力也就越強，與之相關的行為動作效果也就越明顯[4]。所謂自動化動作是指一系列連貫的三維饋線儀表行為指令，特別是在應急配電網(wǎng)環(huán)境中，由于負荷狀態(tài)的不同，三維饋線儀表所反映出的行為趨勢也會有所不同，這也是導致最終動作行為效果評估能力相對較強的主要原因。設e0代表最小的三維饋線儀表自動化動作向量，en代表最大的三維饋線儀表自動化動作向量，聯(lián)立式(1)，可將：

式(2)中，β代表既定的行為化干擾系數(shù)，S˙代表自動化動作特征。

2.2 饋線儀表恢復率

饋線儀表恢復率代表了設備元件在應急配電網(wǎng)環(huán)境中，所保持的自動化動作行為恢復能力，受到應急配電網(wǎng)運行能力的影響，在單位評估時長內(nèi)，三維饋線儀表設備的自動化行為標準越高，與之相關的儀表恢復率水平越高，在此情況下，根據(jù)自動化動作的實際操作時長，即可實現(xiàn)對儀表設備主機動作行為的有效控制[5]。在不考慮其他干擾條件的情況下，饋線儀表恢復率數(shù)值只受到儀表動作常量、配電評估條件兩項物理指標的直接影響。儀表動作常量可表示為f，在固定配電網(wǎng)環(huán)境中，該項物理量始終保持階段性往復的變化趨勢。配電評估條件由上限量、下限量兩部分共同組成，通常來說，上下限指標之間的數(shù)值空間越大，最終計算所得饋線儀表恢復率指標的準確性也就越強。在上述物理量的支持下，聯(lián)立式(2)，可將饋線儀表恢復率計算結果表示為：

其中，χ表示基于應急配電網(wǎng)環(huán)境的儀表設備三維饋線系數(shù)，d表示自動化動作行為的評估基向量。

2.3 度量系數(shù)

度量系數(shù)是應急配電網(wǎng)環(huán)境中的一項關鍵評估指標，可在已知饋線儀表恢復率水平的基礎上，限定自動化動作行為的實際作用空間，從而使得電子量傳輸能力得到充分調(diào)度，一方面給予三維饋線儀表設備最強的自動化動作能力，另一方面也可獲得更為準確的動作效果評估結果[6]。在正無窮區(qū)間內(nèi)，為獲得更為準確的三維饋線儀表自動化動作效果評估結果，應以自動化動作最大行為量作為判別標準，在聯(lián)合饋線儀表恢復率數(shù)值的同時，對相關度量系數(shù)進行統(tǒng)計與處理。設zmax代表自動化動作最大行為量，聯(lián)立式(3)，可將度量系數(shù)結果定義為：

3 對比實驗分析

將圖2所示的三維型饋線儀表設備接入雙環(huán)型應急配電網(wǎng)環(huán)境中，通過電流與電壓干擾的方式，將元件內(nèi)流通的傳輸電子量調(diào)試至相對穩(wěn)定的狀態(tài)。待電量示數(shù)完全穩(wěn)定后，截取等量的電量信號分別作為實驗組、對照組實驗對象。將這些電量信號同時輸入實驗組與對照組分析主機中，其中實驗組主機配置新型三維饋線儀表自動化動作效果評估方法，對照組主機配置傳統(tǒng)測量評估方法。

圖2 三維型饋線儀表設備

UDP指標描述了分析主機對于儀表設備自動化動作行為效果的評估準確性，總的來說，UDP指標數(shù)值越大，分析主機對于儀表設備自動化動作行為效果的評估準確性也就越高，反之則越低。表1記錄了實驗組、對照組UDP指標的實際數(shù)值變化情況。

表1中，實驗組UDP指標隨實驗時間的延長，始終保持不斷上升的數(shù)值變化狀態(tài)，但實驗中后期開始，這種數(shù)值上升的變化趨勢逐漸減弱，到實驗后期，基本趨于完全穩(wěn)定。對照組UDP指標則始終保持下降與上升交替出現(xiàn)的數(shù)值變化趨勢，整個實驗過程中的最大數(shù)值結果僅達到了50.15%，遠低于實驗組的最大數(shù)值結果。

表1 UDP指標數(shù)值

在應急配電網(wǎng)環(huán)境中，應用新型三維饋線儀表自動化動作效果評估方法，可促使UDP指標的數(shù)值結果得到明顯促進，不僅可實現(xiàn)對儀表設備自動化動作行為效果的準確評估，也可避免非合理電量傳輸問題的出現(xiàn)。

4 結語

在傳統(tǒng)測量評估方法的基礎上，新型三維饋線儀表自動化動作效果評估方法深入應急配電網(wǎng)內(nèi)部環(huán)境，通過定義電量負荷狀態(tài)的方式，計算自動化動作時長、饋線儀表恢復率等幾項系數(shù)指標的具體數(shù)值，再聯(lián)合行為化干擾條件，實現(xiàn)對傳輸電子量的有效處理與調(diào)試。從實用性角度來看，UDP指標數(shù)值的增大，代表分析主機可對儀表設備的自動化動作行為效果進行準確評估，在應急配電網(wǎng)環(huán)境中，能夠較好滿足傳輸電子量的實際應用需求。