城市配電網預警方法研究綜述

李新輝,王 暉,王 成,趙 亮

（1.國網四平供電公司,吉林 四平136000；2.長春工程學院 3.國網吉林省電力有限公司,長春 130000）

城市配電網預警方法研究綜述

李新輝1,王 暉2,王 成1,趙 亮3

（1.國網四平供電公司,吉林 四平136000；2.長春工程學院 3.國網吉林省電力有限公司,長春 130000）

目前配電系統還是一個脆弱的系統，一旦發生大面積停電事故，后果是嚴重的，甚至是災難性的。因此，為了防止大面積停電，提高電力系統的安全性和可靠性，有必要對城市配電網進行預警研究，本文對現有配電網預警方法的國內外研究現狀和現有方法進行了分析研究，通過比較得出，采用神經網絡算法對配電網進行預警分析具有高度的非線性與全局性等優點，將成為城市配電網預警的研究趨勢。

配電網；預警方法；人工神經網絡

0 前言

配電網是電網的一個重要組成部分。配電網直接面向用戶，是保證安全、可靠、穩定、優質、高效的電力供應的關鍵環節。據統計，電力用戶遭受的停電時間，80%～90%以上是由于配電系統原因造成的；電力系統損耗中約有一半產生在配電網。配電網結構復雜、覆蓋面廣、設備繁雜、電壓等級多樣、易受外界條件的影響，且配電系統投資巨大。此外，DER（分布式電源）接入的影響主要在配電網，與用戶互動的著眼點也在配電網。要實現智能電網的整體建設目標，必須給予配電網足夠的關注。目前，由于配電系統還是一個脆弱的系統[1]，其主要原因為：人為操作錯誤、元件故障、控制系統故障、通信系統故障、保護系統故障、系統不穩定、自然災害和氣候條件等因素，而這些脆弱性因素對配電網安全穩定運行構成了嚴重的威脅，一旦發生大面積的停電事故，后果將是非常嚴重的，甚至可能造成電網癱瘓的災難。因此，配電網安全預警的研究有助于防止大面積停電，提高電力系統的安全性和可靠性，降低自然災害對電網造成的損失。可見，研究城市配電網預警及相關實際技術問題具有重要的現實意義和應用背景。

1 配電網預警國內外研究現狀

預警理論在電網中的應用主要是應用到輸電網安全運行，在配電網上的應用很少，但是已有文獻對配電網安全水平評估與輸電網安全評估的區別進行了分析，并提出了的配電網安全性準則[2]。目前國內云南省在國電南瑞的OPEN-2000平臺上開發成功并集成在EMS系統中，設計出了OPEN-2000EMS實時安全預警系統，該系統可監控線路的電流或功率是否超過靜態穩定極限、電壓考核點的電壓越限情況等[3]；四川省電網實現了電網在線安全穩定預警及決策支持系統，該系統的本質是通過掃描預想故障集實現對電網的安全評估及輔助決策；江西省只是提出了電網安全生產預警及應急預案，還沒有實質性的預警研究；江蘇省研究出了電網安全穩定實時預警及協調防御系統，該系統主要解決特高壓電網投運以及大區電網互聯后的江蘇電網安全穩定預警和控制，實現了從離線到在線、從人工調度到智能調度的發展。國外也有大量的智能電網的研究，其目的都是在節約能源的基礎上保證電網的安全穩定運行。以上對電網的預警研究大部分是關于輸電網絡，且智能化程度不高，調度人員還是得面對海量的數據信息，一時難以做出決策。

2 研究方法

常用的預警研究方法有：失敗樹預警法、案例推理預警方法、.基于概率模式分類法、基于人工神經網絡（ANN）的預警方法[4-6]。

2.1 失敗樹預警法

目前，由于失敗樹分析法比較直觀，易于理解，并能對特定的問題產生實質性的指導，因此該方法已經被廣泛的應用到預警領域。失敗樹預警方法是通過分析已經發生的失敗事件的發生過程，并從中找出導致失敗的具體的因素、路徑以及控制條件，之后根據分析結果和失敗路線建立失敗樹的邏輯結構模型。

2.2 案例推理預警方法

案例推理首先要建立一個案例庫，當一個新案例出現時，要對該案例進行特征描述，之后根據描述的特征從案例庫中檢索相似的案例，并將其與舊案例進行對比分析來達到預警的目的。也就是說預警信息通過與案例庫中信息進行相似檢索分析達到預警的目的。根據它們之間的差異對舊案例進行調整.

2.3 基于概率模式分類法

基于概率模式分類法是從模式識別的角度對研究對象進行預警。該方法中把一個預警樣本就稱作一個預警模式，所有具有相同警度的預警樣本組成一個預警模式集。該預警方法主要是將輸入模式進行模式識別、分類的過程，也就是把新樣本與已知類別的舊樣本進行對比分析，從而確定新樣本的模式類別。

2.4 基于人工神經網絡（ANN）的預警方法

基于人工神經網絡的預警方法在預警領域應用非常廣泛。它的工作原理是通過把同一系列的樣本輸入和理想的輸出作為訓練的“樣本”對一個人工神經網絡進行訓練，并根據一定的訓練算法對網絡進行足夠的訓練，使得人工神經網絡能夠找出在“解”中的隱含關系。用訓練完的人工神經網絡求解相同的問題，以達到預警目的。

3 預警方法的比較分析

失敗樹預警方法比較直觀，易于理解，并能對特定的問題產生實質性的指導。但是對于很多目標對象的失敗事件難有規律可尋，如企業倒閉，涉及經濟、管理、政策、員工和領導原因引起的失敗，所以對于目標對象較難建立失敗樹。案例推理預警方法的優點是具有記憶功能，不會重復這一問題的預警過程。案例推理預警方法對很多預警對象的知識表示還未能認識，還處于不斷完善階段。此種方法要想得到更廣泛的應用還需要對理論進行更深入的探索和研究。基于概率模式分類方法一般應用于宏觀經濟的預警，該預警方法可以較快的將測試數據進行判別。但該方法的預警狀態偏重于定量指標，繼而忽視了定性指標，從而容易失去預警信息。基于人工神經網絡的預測方法的優點有模糊性、高度的并行性、高度的非線性與全局性、良好的魯棒容錯性與聯想記憶功能以及良好的自適應與自學習能力等。采用人工神經網絡對配電網進行預警已經成為其發展趨勢。

[1]徐精求.配電網抗災變形分析及大面積斷電快速恢復：[博士學位論文][D].西安：西安科技大學，2008：13-15.

[2]劉磊.城市電網安全預警與保障決策支持系統：[碩士學位論文] [D].浙江：浙江大學，2008:18-20.

[3]楊強，徐武祥，蔡葆銳等.云南電網安全預警監測系統的研究與應用[J].云南電力技術，2006(03)：15-16.

[4]王月，王濤.電網安全預警與應急體系建設[J].電力安全技術，2007(12)：28-30.

[5]田超，沈沉，孫英云.電力應急管理中的綜合預測預警技術[J].清華大學學報，2009(43)：481-484.

[6]王紅印，張明亮，孫素琴等.大電網安全可靠運行4級梯度預警預控方法[J].電力系統自動化，2008(10).