引言

特高壓直流輸電系統(tǒng)由于其自身?xiàng)l件限制,距離較遠(yuǎn)、地形復(fù)雜,一旦發(fā)生故障,很難修復(fù),一定程度上會(huì)影響人們的用電。

1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與人腦結(jié)構(gòu)相似,其內(nèi)部連接方式也與人腦有一定相似之處,也可以說是對(duì)人腦中神經(jīng)元連接方式和處理信號(hào)方式的一種模仿。借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)能力,向計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中輸入大量數(shù)據(jù),使其自行整合、分析、歸納,最后整理出一個(gè)系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)之間的特定的規(guī)律,將其運(yùn)用到特高壓直流輸電系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)中,可以達(dá)到很好的預(yù)測(cè)故障的效果,減少故障發(fā)生帶來的損失。

2基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特高壓雙端故障測(cè)距方法

2.1BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)測(cè)距法

2.1.1BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前特高壓測(cè)距中較為常見的方法,該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有多層,且各層之間不是單向連接,而是采用全連接方式,使整個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處于一個(gè)整體狀態(tài)。

2.1.2BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型測(cè)距

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),其算法對(duì)初始權(quán)值具有較強(qiáng)的依賴性,以特高壓輸電線路為例,在進(jìn)行測(cè)距時(shí)可以基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的"信號(hào)向前傳遞,誤差反向傳播"的特點(diǎn),針對(duì)高壓直流輸電線路在不同故障距離時(shí)頻率不同的特點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距,該模式作用于傳輸層,經(jīng)過隱形層的處理后,進(jìn)行誤差逆向傳播,進(jìn)而獲得各個(gè)單元層的誤差信號(hào),直至誤差減少到可以接受的程度為止。

2.2直流輸電線路雙端量神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)測(cè)距法

雙端量在原理上可以使故障定位更加準(zhǔn)確,甚至可以完全消除誤差。但因?yàn)椴蓸拥耐叫院碗p端采樣對(duì)雙方的數(shù)據(jù)有要求,所以對(duì)技術(shù)水平和通信工具要求較高。GPS技術(shù)的推廣,極大縮小了兩地之間的時(shí)間誤差,再加上近些年來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,現(xiàn)在可以借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)很好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送,推動(dòng)雙端量神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)測(cè)距方法步入正軌。

2.2.1基于雙端同步采樣數(shù)據(jù)的算法

目前,雙端同步采樣數(shù)據(jù)算法一般會(huì)采用s型接線的微分方程故障定位算法進(jìn)行雙端測(cè)距。具體的操作流程如下:首先,確定故障點(diǎn)存在于哪個(gè)支路中,并通過故障所在的三端的電壓、電流量計(jì)算,得到s點(diǎn)的電壓、電流量,然后再通過故障所在的支路兩側(cè)的信號(hào)得到故障的精確定位。

2.2.2基于雙端不同步采樣數(shù)據(jù)的算法

雙端不同步采樣數(shù)據(jù)算法與雙端同步采樣數(shù)據(jù)算法有一定區(qū)別,雙端不同步采樣數(shù)據(jù)算法的產(chǎn)生源自對(duì)數(shù)據(jù)采樣誤差的研究。

3仿真驗(yàn)證

以云一廣特高壓直流輸電系統(tǒng)為例開展測(cè)距試驗(yàn),本次試驗(yàn)的重點(diǎn)是研究故障電阻不同時(shí)的仿真。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用真實(shí)案例的參數(shù),保證能夠更好地去模擬出線路故障時(shí)的暫態(tài)特性。根據(jù)特高壓直流輸電線路故障不同距離的不同頻率特性,在進(jìn)行本次測(cè)距試驗(yàn)時(shí),應(yīng)在距離云一廣特高壓直流輸電系統(tǒng)測(cè)距端保護(hù)安裝的一定范圍內(nèi)設(shè)置首個(gè)故障點(diǎn),一般在4Tk處設(shè)置該故障點(diǎn),且故障點(diǎn)設(shè)置間隔保持在8Tk,然后進(jìn)行測(cè)距試驗(yàn)。本次試驗(yàn)測(cè)距樣本共包含142組數(shù)據(jù),其中10組為校驗(yàn)數(shù)據(jù),132組為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練數(shù)據(jù)。該仿真模型如圖1所示。

基于云一廣特高壓直流輸電仿真體系,本文將時(shí)間長(zhǎng)度設(shè)置為5m/s,采樣頻率設(shè)置為10kHz,以有效防止頻譜能量損失。

圖2為原始信號(hào)圖,本次仿真試驗(yàn)選擇50的故障電阻,以距離UHvDC整流測(cè)出口處5km處發(fā)生的故障為例,記錄故障時(shí)電流的原始信號(hào)。

從訓(xùn)練樣本中選取132組數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練對(duì)比,借助原始神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的不同算法結(jié)構(gòu),當(dāng)收斂精度達(dá)到要求時(shí)方可停止,收斂圖如圖3、圖4所示。

通過圖3和圖4的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),未經(jīng)過優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過較多次數(shù)的迭代才有可能達(dá)到精度要求,但優(yōu)化后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以快速達(dá)到精度要求,節(jié)省了時(shí)間,進(jìn)而提高了故障測(cè)距性能及效率。

4結(jié)語

特高壓直流輸電故障嚴(yán)重影響著我國(guó)的用電安全和用電量,為保證電量的輸送,本文對(duì)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特高壓直流輸電故障測(cè)距方法進(jìn)行了分析,以期推動(dòng)特高壓電力系統(tǒng)的良好運(yùn)行,保障人們的用電安全和用電量。