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(yè)學院，湖北 武漢430065）

0 引言

污閃是影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要因素之一，據(jù)統(tǒng)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(tǒng)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(fā)生了多次較大規(guī)模的區(qū)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(qū)分污閃事故發(fā)生后不同輸電線路對電力系統(tǒng)沖擊的異同，防污呈現(xiàn)出明顯的盲目性。本文基于文獻［3］的WSCC－9系統(tǒng)各輸電線路的污閃風險值，利用FCM 法將該系統(tǒng)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(yīng)防污方案，以提高防污的針對性。

1 FCM 簡介

設(shè)有數(shù)據(jù)樣本集X ＝［X1，X2，…，Xn］′，對其聚類分析就是要產(chǎn)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(shù)定義的n個樣本的聚類目標函數(shù)可表示為：

其中，m 為權(quán)指數(shù)，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(wěn)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(shù)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(jù)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(shù)據(jù)

為更為客觀地進行分類，在文獻［3］數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，本文進行了拓展，綜合主觀賦權(quán)法和變異系數(shù)法得到表1，以此作為劃分輸電線路的樣本數(shù)據(jù)。

表1 樣本數(shù)據(jù)

按污閃風險指標值從大到小的排列順序?qū)⒈碇袛?shù)據(jù)改寫成矩陣形式：

將表1中的數(shù)據(jù)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(shù)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(shù)據(jù)對應(yīng)的輸電線路對某種分類的隸屬程度；每列表示與其對應(yīng)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(shù)據(jù)對應(yīng)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(qū)間的隨機數(shù)。

2.4 歸一化數(shù)據(jù)

按下式歸一化式（6）中的數(shù)據(jù)：

其中，xij是樣本集x 中每列樣本的元素值；為標準化后的數(shù)據(jù)，且有

式（6）經(jīng)歸一化后變?yōu)椋?/p>

2.5 確定輸電線路類型

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

運行結(jié)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(chǔ)上，防污經(jīng)濟性的提高顯得很有必要，即不同污閃風險的線路應(yīng)采用不同防污措施，實現(xiàn)防污工作安全性與經(jīng)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(jié)語

為避免傳統(tǒng)防污策略中的弊端，本文依據(jù)輸電線路污閃風險值的大小，利用FCM 分類法將相關(guān)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(yīng)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(wǎng)“12·18”大面積污閃事故的分析及其防治對策［J］.電網(wǎng)技術(shù)，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.