基于自適應(yīng)算法的二次回路故障隔離技術(shù)研究

中核浙能能源有限公司 陳寶成

對于大型電力工程以及電力系統(tǒng)的建設(shè)運行來說，二次回路在其中發(fā)揮著重要的作用和價值，其主要是對一次電氣設(shè)備進行保護與控制，因此需要保證二次回路運行的安全性以及穩(wěn)定性，以此保證為社會發(fā)展與居民日常生活提供充足且穩(wěn)定的電力資源。

本公司對二次回路故障相關(guān)問題進行了深入的研究與分析，發(fā)現(xiàn)二次回路運行的穩(wěn)定性通常會受到故障的影響，因此技術(shù)人員提出了基于自適應(yīng)算法的二次回路故障隔離技術(shù)，并將其應(yīng)用于實際工作之中，從根本上提升了故障解決處理的有效性以及時效性，降低了故障問題對其他電力系統(tǒng)造成的不良影響，從根本上保證二次回路運行的穩(wěn)定性以及安全性。

1 二次回路故障隔離技術(shù)中的自適應(yīng)算法原理

對于二次回路故障隔離技術(shù)來說，其在實際運行過程中，首先需對二次回路存在的故障進行精準定位，隨后進行隔離處理，此時在對故障定位的過程中自適應(yīng)算法發(fā)揮著重要的作用和價值。自適應(yīng)過程是一個不斷逼近目標的過程，所遵循的途徑以數(shù)學模型表示、稱為自適應(yīng)算法。此時自適應(yīng)算法的目標為二次回路故障問題，其在接近目標的過程中主要是利用數(shù)學模型，并按照模型途徑和流程開展相應(yīng)的計算，以此接近二次回路的故障區(qū)域[1]。

本公司研究人員不斷進行探討，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用自適應(yīng)算法可以根據(jù)自身的需求輸入數(shù)據(jù)內(nèi)容，在自適應(yīng)算法的支持下可以對參數(shù)進行相應(yīng)的調(diào)整，以此保證達到自身的需求，獲取最優(yōu)解，且自適應(yīng)算法具有學習能力，通過輸入的數(shù)據(jù)內(nèi)容進行相應(yīng)的學習，以此提升問題解決的能力。自適應(yīng)算法在運行的過程中，其算法數(shù)學模型公式如下所示：

式中：W表示自適應(yīng)度；k表示學習率；e表示收斂性；d表示馬氏距離；T表示干擾性；X表示變量。其中：公式（2）表示權(quán)值；公式（3）表示輸入值；在公式（1）中為μ常數(shù)，其決定了自適應(yīng)的速度以及穩(wěn)定性，也是上文中提及到的學習能力的學習率，直接影響獲取最優(yōu)解的時效，即明確二次回路故障的時間。同時，本公司研究人員在進行研究的過程中，發(fā)現(xiàn)利用公式（1）進行計算整體過程較為簡單，操作便捷，整體過程無需消耗大量的時間與精力，主要還是因為無需進行平方、平均或者是微分計算。此外，在應(yīng)用算法計算的過程中，還需要明確變量之間的關(guān)系，彼此之間的數(shù)字特征如公式（5）所示，線性相關(guān)度如公式（6）所示：

式中：cov表示數(shù)字特征；X與Y表示兩個不同的變量；E表示協(xié)方差；ρXY表示線性相關(guān)度；D表示馬氏距離。通過公式（5）和公式（6）可以明確輸入變量之間的關(guān)系。

2 工程案例

本公司技術(shù)人員在實際進行研究分析的過程中，將某市電力系統(tǒng)的二次回路運行作為案例進行探討。在進行研究的過程中，發(fā)現(xiàn)二次回路在運行的過程中受到諸多因素的影響出現(xiàn)不同程度的故障問題，對整體電力系統(tǒng)的運行造成了一定的不良影響，比如本工程電力系統(tǒng)中保護跳閘開關(guān)壓板運行出現(xiàn)問題。同時在檢修的過程中，還發(fā)現(xiàn)二次回路存在裝置閉鎖、保護通道異常、直流母線斷點或者是回路儀表指示不正常等故障情況，對整體系統(tǒng)的運行造成了一定的不良影響。

技術(shù)人員對過往檢修進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)在實際進行檢修的過程中主要通過人工進行檢查與隔離工作，但是部分故障問題存在隱蔽性的特點，人工針對外觀進行檢查無法明確故障位置，同時部門故障問題無法被人工檢測出，而且在實際進行處理的過程中需要消耗大量的時間。本公司技術(shù)人員對故障處理時間進行相應(yīng)的統(tǒng)計與整理，具體如表1所示。

表1 人力資源下故障處理的時間消耗

技術(shù)人員對表1進行研究，并將其故障處理平均值進行對比，發(fā)現(xiàn)消耗時間過大，而這主要是因為在故障定位的過程中需要消耗大量的時間，由此可見相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用尤為重要。針對此情況，本公司技術(shù)人員提出了基于自適應(yīng)算法的二次回路故障隔離技術(shù)，并將其應(yīng)用于實際工作之中。

3 基于自適應(yīng)算法的二次回路故障隔離技術(shù)分析

隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展和進步，對于電力資源的需求量不斷增加，電力系統(tǒng)在其中發(fā)揮著重要作用，其為社會發(fā)展與居民日常生活提供了充足的電力資源，同時也可以保證供電的安全性以及穩(wěn)定性。電力系統(tǒng)的構(gòu)成相對來說比較復雜，包括一次回路以及二次回路等內(nèi)容，其中二次回路的運行尤為重要，其主要負責一次回路的控制與保護，以此保證電力系統(tǒng)運行的安全性以及穩(wěn)定性[2]。

但是本公司人員在對電力系統(tǒng)進行研究分析的過程中發(fā)現(xiàn)，其在運行的過程中通常伴隨故障問題，此時會導致電力系統(tǒng)癱瘓，無法保證正常供電，因此技術(shù)人員針對二次回路故障進行了深入的研究與分析，并提出了一種基于自適應(yīng)算法的二次回路故障隔離技術(shù)，以此保證阻隔故障問題并及時進行故障處理，具體應(yīng)用如下。

3.1 保護跳閘二次回路隔離

在檢修工程中，本公司研究人員對二次回路運行進行了深入的研究與分析，發(fā)現(xiàn)本電力系統(tǒng)在實際運行的過程中，為保證電力系統(tǒng)以及發(fā)電機等運行的穩(wěn)定性以及安全性建設(shè)了保護裝置，比如發(fā)電機低頻保護、斷路器閃絡(luò)保護以及發(fā)電機出口斷路器失靈保護等，但是其在實際運行的過程中，保護跳閘開關(guān)壓板容易出現(xiàn)故障問題，具體如表2所示。

表2 檢修中保護跳閘開關(guān)壓板故障問題

保護裝置在實際運行的過程中，必要時刻會觸發(fā)保護動作執(zhí)行跳閘命令，跳開500kV 或者是220kV 升壓站開關(guān)。在實際運行的過程中二次回路故障隔離技術(shù)的應(yīng)用尤為重要，其在實際應(yīng)用的過程中，可以在系統(tǒng)運行的過程中進行，在自適應(yīng)算法的支持下可以明確故障位置，并避免出現(xiàn)更大的故障影響電力系統(tǒng)的運行，避免造成大面積停電情況[3]。二次回路故障隔離技術(shù)在實際運行的過程中，通過自適應(yīng)算法，利用標準化數(shù)據(jù)及中心化數(shù)據(jù)計算故障距離，具體計算公式為：式中：d2表示馬氏距離平方，C-1表示協(xié)方差逆陣；X與Y表示兩個不同的變量；表示標準化數(shù)據(jù)；表示中心化數(shù)據(jù)；T表示干擾性。

此種算法在進行計算的過程中不會受到外部環(huán)境因素的影響，因此計算結(jié)果更為精準，通過將計算結(jié)果與標準化結(jié)果進行對比，可以明確當前二次回路是否存在故障問題。同時在實際進行計算的過程中，變量之間不會相互影響，避免出現(xiàn)慣性干擾，進而使得最終計算結(jié)果更為接近最優(yōu)解。

3.2 電流電壓二次回路故障

技術(shù)人員對二次回路系統(tǒng)進行深入的研究與分析，發(fā)現(xiàn)在實際運行的過程中電流電壓產(chǎn)生波動并引發(fā)故障問題，此種為隱蔽故障，如果只是依靠工作人員進行人工檢驗，無法明確故障程度以及故障位置。實踐中通過應(yīng)用二次回路故障隔離技術(shù)，避免了出現(xiàn)失磁或者是定子接地等情況，以此保證二次回路運行的穩(wěn)定性以及安全性。二次回路電流電壓故障的危害較大，不僅對二次回路中的設(shè)備造成不良影響，如果產(chǎn)生電流回路的情況，那么會用戶或者是維修檢查人員的身體健康情況帶來危害，因此二次回路故障隔離技術(shù)的應(yīng)用尤為重要[4]。

在二次回路檢測與處理中應(yīng)用二次回路故障隔離技術(shù)，主要是利用自適應(yīng)算法。在此種算法的支持下，在實際運行的過程中，通過利用學習能力，計算機可以學習電流電壓正常情況，隨后通過編碼、初始化適應(yīng)度評價檢測等過程明確故障內(nèi)容并獲取最優(yōu)解。其中，選擇過程對后續(xù)運算方向造成一定的影響，因此保留適應(yīng)度最高的個體，以此提升種群平均適應(yīng)度，提升學習率的同時也可以保證故障分析的有效性以及質(zhì)量。

同時，在實際運行的過程中，通過不斷地計算可以更接近電流電壓波動的區(qū)域，并進行相應(yīng)的選擇，此時自適應(yīng)算法可以根據(jù)當前運行的實際情況對適應(yīng)度參數(shù)進行相應(yīng)的調(diào)整，進而提升計算的精準性，精準定位故障位置，為后續(xù)運行的開展奠定了堅實的基礎(chǔ)。本次計算在實際進行調(diào)整的過程中，主要是利用新型比例的方式，其函數(shù)表達如下所示：u（f）=af+b，式中：f表示原適應(yīng)函數(shù)；u表示比例適應(yīng)函數(shù)；a表示系數(shù)，b表示原有比例系數(shù)。在實際進行計算的過程中，可以應(yīng)用不同的方式進行相應(yīng)的選擇，大幅提升了二次回路故障隔離技術(shù)應(yīng)用的有效性以及質(zhì)量，同時也可以從根本上提升故障處理的效率，以此保證電力系統(tǒng)運行的安全性及穩(wěn)定性[5]。

3.3 二次回路端子故障

二次回路系統(tǒng)在運行的過程中，二次端子也容易出現(xiàn)故障問題，此時也可以發(fā)揮二次回路故障隔離技術(shù)的作用和優(yōu)勢，以此了解當前故障問題的區(qū)域以及故障程度，為后續(xù)處理提供精準的數(shù)據(jù)支持，提升故障隔離的有效性以及質(zhì)量，提升整體工作效率。在實際運行的過程中，可以將相應(yīng)的設(shè)備與系統(tǒng)安裝在二次端子位置，并設(shè)計多個端子形成端子排，在實際運行的過程中可以將其作為二次控保裝置與一次設(shè)備連接的通道，因此一定要保證其運行的安全性及穩(wěn)定性，并保證端子排結(jié)構(gòu)建設(shè)的規(guī)范性以及常識性，進而從根本上避免出現(xiàn)故障的情況。

通過二次回路故障隔離技術(shù)，可以判斷當前二次端子運行的實際情況，比如輸入信號、輸出信號等情況，將數(shù)據(jù)信息儲存于數(shù)據(jù)庫內(nèi)，利用計算機技術(shù)對收集的數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)計與整理，隨后分析整理數(shù)據(jù)波動的實際情況，在自適應(yīng)算法的支持下可以進行相應(yīng)的學習與計算，明確當前存在的故障問題，并計算故障距離，將計算結(jié)果與標準數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的對比從而獲取最優(yōu)解，明確故障情況，隨后進行隔離處理，避免出現(xiàn)更為嚴重的故障問題。此外，進行處理的過程中需要根據(jù)端子的實際情況進行相應(yīng)的調(diào)整，以此保證發(fā)揮最大的作用和價值，同時安裝隔離裝置的過程中需要保證拆卸的便捷性以及簡單性，進而滿足后續(xù)故障與維修的需求，提升故障處理的有效性以及質(zhì)量[6]。

綜上所述，對于電力系統(tǒng)的運行來說，二次回路系統(tǒng)是其中最為重要的組成部分，其承擔著保護與控制一次設(shè)備的功能，因此一定要保證二次回路系統(tǒng)運行的安全性以及穩(wěn)定性，降低出現(xiàn)故障問題的概率。相關(guān)工作人員在針對故障進行檢查與處理的過程中，可以積極應(yīng)用基于自適應(yīng)算法的二次回路故障隔離技術(shù)，在自適應(yīng)算法的支持下，可以明確故障位置以及故障程度，為后續(xù)故障處理提供精準的數(shù)據(jù)支持，提升故障處理的效率，從根本上保證電力系統(tǒng)運行的安全性及穩(wěn)定性。