一種基于數據倉庫技術修正下的信息融合選線方法

張 朝，張紅旗，包 曼

（內蒙古農業大學，內蒙古呼和浩特010000）

0 引言

隨著國民經濟發展，對電力系統穩定運行的要求也越來越高。在我國中低壓（6～66 kV）配電網中，小電流接地系統使用廣泛，但是小電流接地系統經常發生單相接地故障，單相接地故障占各種故障總和的80%左右，發生該故障后可持續帶電運行1～2 h，如果不及時處理可能發展成更嚴重的多相短路故障。因此，高效準確地挑選出故障以及排除故障在電力系統運行中十分重要。長期以來，經過各國專家學者的不懈努力和改進，在基于暫態和穩態的兩種情況下提出了各種各樣的有效選擇故障線路的方法，但由于線路工作環境的復雜與多變，很多方法在實際運行中的效果并不十分理想。為了克服選線方法在實際應用中的單一性，專家學者們又提出了信息融合的方法[1]，但是融合的方案不夠成熟，隸屬度函數不夠準確，所以仍然不能達到選線要求。綜合以上方法在選線實際操作中的困難，本文提出一種能夠適應多種工作環境、選線準確率較高的方法，并且利用數據倉庫ETL（extract transform and load）技術，統計選線決策的結果，經過計算，不斷更新算法中的常量，使得選線準確率隨著電網發展逐漸提高，長期運行，選線的精確度會大大提高。

1 建立信息融合方案

1.1 基于穩態與暫態的選線方法分類

根據基于穩態與暫態的選線方法，先分類列出這兩種狀態下的選線方法[2]。

a）基于穩態的選線方法：S信號注入法、注入脈沖信號法、零序電流比幅法、零序電流比相法、零序電流群體比幅比相法、五次諧波法、零序電流有功分量法、零序導納法、負序電流法、殘留增量法。

b）基于暫態的選線方法：首半波法、相關分析法、PRONY算法、小波分析法、能量函數法、S變換法、希爾伯特—黃變換（HHT）。

1.2 根據工作環境做出的選線方法分類

根據中性點接地方式，分類列出在對應環境下適用的方法[3]。

a）適用于中性點不接地的方法：零序電流比幅法、零序電流比相法、零序電流群體比幅比相法、零序導納法、負序電流法、首半波法、相關分析法、PRONY算法、小波分析法、能量函數法、S變換法、希爾伯特—黃變換（HHT）。

b）適用于中性點經消弧線圈接地的方法：零序電流有功分量法、五次諧波法、殘留增量法、S信號注入法、注入脈沖信號法、零序導納法、負序電流法、首半波法、相關分析法、PRONY算法、小波分析法、能量函數法、S變換法、希爾伯特—黃變換（HHT）。

c）適用于中性點經電阻接地的方法：五次諧波法、S信號注入法、注入脈沖信號法、零序導納法、負序電流法、首半波法、相關分析法、PRONY算法、小波分析法、能量函數法、S變換法、希爾伯特—黃變換（HHT）。

1.3 對環境有特殊要求的選線方法分類

有些方法要求的環境條件較苛刻，只有滿足所需條件才能發揮對應方法的最大精確性，所以根據所要求的條件，分類列舉出對應條件下的方法。

a）要求接地電阻小的選線方法：S信號注入法、注入脈沖信號法。

b）要求線路距離較短的選線方法：零序電流比幅法。

c）對硬件平臺要求較高的選線方法：零序電流有功分量法、PRONY算法。

1.4 生成信息融合方案組

根據以上3種分類方法，假設各種條件下的工作環境，生成預設方案組。根據電網的運行特點，方案組中選擇的方法要包括暫態與穩態。

假設所應用的環境具有以下特征：中性點經消弧線圈接地；線路較短；硬件平臺質量較差；現場互感器較少。根據這幾個工作環境的特點，首先選出基于暫態分析的選線方法為“相關分析法”，因為其對硬件質量要求不高且抗電弧能力較強；又因為接地方式為中性點經消弧線圈接地而且線路較短，所以基于穩態分析的選線方法第一個可選擇“零序電流群體比幅比相法”；還有現場互感器較少，對諧波影響較小，基于穩態分析的選線方法第二個可選擇“五次諧波法”。綜上所述，該運行環境下，采集相關信息后，通過“相關分析法”“零序電流群體比幅比相法”和“五次諧波法”融合選線信息后，計算可信度來選線。

2 可信度函數的確定

2.1 可信度函數的模糊確定

可信度為選擇出一條線路為故障線路的信任程度，比較而言，可信度最大的為所選出的故障線路。一條線路的選擇故障可信度等于幾種方法的決定率在方案組中所占比重之和。

假設電網中共有N條線路，n為線路編號；根據工作環境選擇出的方案組中共有M種方法，m為方法的編號；某種方法的決定率在方案組中所占比重為H，可信度用K來表示，則第n條線路的可信度函數為

2.2 可信度函數中初始值的確定

假設某系統選出的融合方案中有M種方法，確定每種方法的決定率在方案組中所占比重時，做P次單相短路接地實驗，統計每種方法的單獨選線結果，并分別計算出每種方法選線的準確率Q，則第m種方法的決定率在方案組中所占比重的初始值計算公式為

確定好每種方法的決定率在方案組中所占比重后，可信度則可按照實驗所得的Hm計算。如果系統在應用本文所提方法之前已經使用了方案中的一種方法，則可根據之前統計的選線準確率來計算該方法的決定率在方案組中所占比重。

3 ETL技術對可信度函數的修正

ETL是數據倉庫技術的簡稱[4]，該技術在智能發電生產運行管理中具有非常重要的作用。電力行業在生產運行過程中會產生大量的數據，通過對電力大數據中的ETL技術進行合理應用，能夠使該問題得到有效解決。為了提高選線的準確率和得到每種方法在融合方案組中更精確的所占比重，可以利用ETL技術來解決這個問題，其流程如圖1所示。

圖1 通過ETL修正系數流程

具體操作步驟如下。

步驟1：每次決策結果都會上傳至ETL，具體上傳內容包括每種方法判別的正誤。

步驟2：統計上傳結果后，根據預設好的系數修正函數，重新計算相關系數。

仍然設融合方案中有M種方法，修正前做了P次單相短路接地測試，假設決策正確的方法有L種，則判斷正確的方法比重系數修正函數為

判斷錯誤方法比重系數修正函數為

步驟3：通過ETL系統把更新后的系數實時發送到相似的系統中。

把相似工作環境下的線路看作一個子系統，利用ETL技術把子系統聯合成為一個大的系統，所有子系統之間數據共享，修正后的新參數通過ETL實時發送到子系統中，每個子系統對可信度函數共同修正。通過計算公式可以看出，處理故障次數越多，每種方法的決定率在方案組中所占比重越精確。

4 結束語

本文提出的方案只是在較大方面做的應用舉例，不夠精準，所以在實際應用時還可以將工作環境的條件細分，比如考慮電壓等級、線路配置或者電網的三相平衡度等方面，做出更加切合系統的融合方案。信息化時代，抓住電力系統中的數據，加以合理應用，必然會解決許多問題。本文提出融合選線和ETL系統的結合，就是為了統計數據，利用數據分析，使得選線隨著時間發展準確率逐步增長完善。