基于污閃風險指標的輸電線路模糊c－均值分類

帥海燕

（武漢交通職業學院，湖北 武漢430065）

0 引言

污閃是影響電力系統安全穩定運行的重要因素之一，據統計，在當前的電壓等級下，污閃損失是操作過電壓和雷電沖擊損失的10倍［1］。為降低電力系統污閃跳閘率，提高其安全運行能力，我國沿用幾十年的“爬、掃、涂”在防污閃工作中起著重要作用，但至今仍發生了多次較大規模的區域性污閃事故［2］。究其原因，主要是由于“爬、掃、涂”在實施時沒有區分污閃事故發生后不同輸電線路對電力系統沖擊的異同，防污呈現出明顯的盲目性。本文基于文獻［3］的WSCC－9系統各輸電線路的污閃風險值，利用FCM 法將該系統的6 條輸電線路劃分為三類，即污閃高風險線路、污閃中風險線路及污閃低風險線路，并對這三類輸電線路提出不同的相應防污方案，以提高防污的針對性。

1 FCM 簡介

設有數據樣本集X ＝［X1，X2，…，Xn］′，對其聚類分析就是要產生樣本集的c個劃分C ＝｛C1，C2，…，Cc｝，求出這c個劃分的聚類中心V ＝｛V1，V2，…，Vc｝。若用uij代表第j個樣本屬于第i類的隸屬度大小，則樣本集X 的模糊集合空間可用式（1）表示：

用隸屬度函數定義的n個樣本的聚類目標函數可表示為：

其中，m 為權指數，當其大于1 時表示聚類模糊程度可控。當m＝2 時，聚類法的穩定性和可靠性較強，故本文取2。

式（2）中所有輸入變量求導所得目標函數最小的必要條件為：

2 基于污閃風險指標劃分輸電線路

2.1 確定輸電線路種類

依據文獻［3］的風險指標大小，可將輸電線路分成三大類：污閃低風險線路、污閃中風險線路及污閃高風險線路，即c＝3。

2.2 獲取樣本數據

為更為客觀地進行分類，在文獻［3］數據的基礎上，本文進行了拓展，綜合主觀賦權法和變異系數法得到表1，以此作為劃分輸電線路的樣本數據。

表1 樣本數據

按污閃風險指標值從大到小的排列順序將表中數據改寫成矩陣形式：

將表1中的數據代入式（5），得：

2.3 確定隸屬度矩陣

由式（5）和式（6）可知，樣本數為n＝6，而c＝3，故模糊隸屬度矩陣U 為3×6階矩陣，可用下式表示：

式（7）中共有3行，每行表示6組樣本數據對應的輸電線路對某種分類的隸屬程度；每列表示與其對應的輸電線路對上述3種分類的隸屬程度。如：u3j（j＝1，2，…，6）表示與6組樣本數據對應的輸電線路歸屬Ⅲ類（污閃低風險線路）的隸屬度大小；ui3（i＝1，2，3）表示第3組輸電線路歸屬3種線路類型的隸屬度大小。文中初始化隸屬度矩陣獲得采用［0，1］區間的隨機數。

2.4 歸一化數據

按下式歸一化式（6）中的數據：

其中，xij是樣本集x 中每列樣本的元素值；為標準化后的數據，且有

式（6）經歸一化后變為：

2.5 確定輸電線路類型

在MatlabR2009a上實現基于FCM 算法的輸電線路分類，取c＝3，m＝2，最大迭代次數t＝200，迭代標準ε＝10－20。

運行結果顯示模糊隸屬度矩陣為：

由式（10）可知：屬于Ⅰ——污閃高風險線路的輸電線路為L2；屬于Ⅱ——污閃中風險線路的輸電線路為L3；而屬于Ⅲ——污閃低風險線路的輸電線路有L5、L4、L1和L6。

3 不同污閃風險的輸電線路防污策略選擇

在保證線路安全的基礎上，防污經濟性的提高顯得很有必要，即不同污閃風險的線路應采用不同防污措施，實現防污工作安全性與經濟性的兼顧。惡劣天氣來臨前，本文針對不同污閃風險的輸電線路采用的防污措施是：高風險線路——提前防污；中風險線路——針對性防污；低風險線路——暫緩防污。

4 結語

為避免傳統防污策略中的弊端，本文依據輸電線路污閃風險值的大小，利用FCM 分類法將相關線路劃分為污閃高風險線路、污閃中風險線路和污閃低風險線路，并提出相應的防污措施，為提高電力部門防污工作的針對性提供了一條新的思路。

［1］梁曦東，陳昌漁，周遠翔.高電壓工程［M］.北京：清華大學出版社，2003.

［2］劉琰，王俊鍇.陜西電網“12·18”大面積污閃事故的分析及其防治對策［J］.電網技術，2002，26（1）：82－85.

［3］帥海燕，龔慶武，陳道君.計及污閃概率的輸電線路運行風險評估理論與指標體系［J］.中國電機工程學報，2011，31（16）：48－54.