台区智能终端检测相关论文

关于智能技术在变电站中应用探究论文

在日复一日的学习、工作生活中，大家一定都接触过论文吧，借助论文可以达到探讨问题进行学术研究的目的。写起论文来就毫无头绪？以下是我帮大家整理的智能技术在变电站中应用探究论文，仅供参考，大家一起来看看吧。

随着科技的不断创新、改革，当前电力企业当中，智能技术有了突飞猛进的发展，具备智能化、集成化、标准化等特点。智能技术在变电站中的应用非常广泛，能够应用在设备层面、间隔层面以及站控层面，智能技术的合理应用不仅能够降低变电站对人工的依赖性，还能够显著提升变电站数据的收集、数据正常性判断的准确性等。本文主要分析变电站中智能技术的应用。

近些年，智能化技术在不断的创新，越来越多的先进技术在各个行业当中逐渐普及。智能技术在当前已经较为成熟，在工业产业当中，智能技术本质上就是代替人工进行一些分析、操作。相关研究报道，合理应用新型设备、自动化设备、电子计算机、新技术以及新工艺等智能技术能够显著改善电力行业的经济价值，能够达成高效、高产、低能耗以及低成本的企业目标。

1、智能技术在变电站的使用现状

我国当前主要的枢纽性变电站数量大约有1000座左右，其中大部分已经基本实现自动化管理、运作。智能技术在其中有着较多的使用，并且取得的经济效益十分是显著。采用先进的智能数据整理、收集与对比系统，能够给予变电站非常多的自动化、智能化功能。在新型变电站中，主要有全部分散、局部分散以及集中配屏等多种模式，智能系统在多个模式当中具备的功能大致相同，具备基本的监控功能、保护、防误操作、事故紧急修复、经济运维处理、设备实施管理等等。传统变电站与智能技术变电站而言其体系结构全然不同，其信息的交替效率也有所不同。想要将传统变电站全面改造成为智能化变电站，在技术上、安全性上以及造价成本等方面都有相当的难度。对此，智能技术应用在变电站中的优化工作重点应当是新变电站的建设方面。

我国终端站以及受控站的数量大约有1万左右，其因为人力资源以及资金等方面的限制，当前还无法真正、全面的实现智能化。在当前，新建变电站已经能够全面完成智能化管理。而对于常规变电站而言，变电站的无人化、自动化问题仍是问题解决重点。在未来的工作中，应当尽量将变电站向无人值班转变。对此，就需要电气设备具备更加强大的自动控制功能和更高的安全性。

2、智能技术在变电站当中的应用

2.1引入控制端

引入计算机终端，促使变电站具备自动化控制功能。计算机终端系统能够按照实际的要求检测变电站的电能转变、运输等情况，判断运输电力时的电压、时间等情况，从而判断故障的发生。此外，计算机终端还能够通过数据的实时监控，实现自动化控制的功能，从而降低突发事件所引发的变电站故障，从而提升供电的可靠性。

2.2分级控制技术

基于电力安全运输、管理的要求所创造的分级式控制技术，在站控层、间隔层以及设备层等方面实现了基本相对应的分级控制模式，这不仅能够显著的降低中央处理设备的负荷，还能够促使设备体现较高的使用效率，从而实现集中式控制，并且消除潜在的安全风险。

2.3光纤技术的应用以及电力装置的集成性

智能变电站能够借助光纤技术完成变电站与变电站之间的各个控制层局域网管理目的，在控制中心可以分别对站控层、间隔层以及设备层的实时信息，实现自动传播信息。与此同时，局域网当中的控制层能够借助光纤技术更加稳定、可靠的传输各类数据。电力装置的集成性配合光纤技术能够将电力装置的所有运行参数进行集成化传输、管理，从而节约数据收集的时间，节约设备的维护繁琐性。

2.4实现全局或局部智能控制

智能设备在变电站当中的合理使用能够基本满足智能化控制的需求。通过对变电站各级设备的优化控制，能够完成电流闭锁装置、电流互感器以及控制柜等设备的智能化管控，从而实现设备半自动、全自动化管理。

2.5智能技术在变电站中的突出应用

智能技术在变电站当中的应用能够促使变电站实现高压配电设备具备智能化，完成小范围内的智能化电网建设工作。基于智能传感器的实时监控能力，监控电力设备的运行状况，并根据监控结果进行实时的调整、控制。智能技术在变电站中能够使一次变电设备实现一体化控制、检测。对于高压设备的断路器实现一体化设计，从而实现一体化管理的目的。

智能技术在变电站中基于计算机终端，通过站控系统便可以实现全面的设备检测，并可以按照实际需求不断的完成电力设备运行数据的实时监测以及各类型智能变电装置的工作信号的监控，检测变电站的输出、输入状态。智能技术在变电站当中大量应用，能够极大程度的控制无效数据的采集量，并提升变电站的整体监控效率。

采用先进的数据采集智能系统，能够促使智能变电站具备相当庞大的信息收集能力。基于先进的数据处理技术，智能变电站便具有非常显著的信息处理效果。借鉴在线处理技术以及数据库模型技术，智能变电站能够具备基本的故障诊断能力以及状态监测能力，工作人员需要将变电站内部的设备正常工作状态时的特性、参数输入到数据库当中，系统便可以根据输入的参数、特性与当前检测到的数据是否一致来判定变电站是否处于正常工作状态，并在协议允许范围之内进行自主整改、调整，能够在一定周期之内完成变电站基本设备的实时工作状态监测、评估以及上报等工作。

3、总结

综上所述，智能技术在变电站当中的巧妙应用，不仅能够降低工作的复杂性、繁琐性，还能够极大程度的提升变电站的自动化程度，对于变电站而言有着极其重要的意义。电力企业的创新必然需要依靠智能技术，通过改善智能技术优化电力企业变电站的运维质量，从而实现智能化发展。

摘要

随着科技的发展，社会的进步，国家电网快速发展，智能变电站的建设也越来越多，智能变电站由智能设备和智能高级应用两个特征，具有多信息融合，智能化监控设备状态、智能化变电站防误闭锁等高级功能。智能变电站的普及为实现我国变电站的自动化运行和管理会带来深远的影响，具有重大的技术和经济意义。

【关键词】智能变电站防误

智能化变电站由智能化一次设备(电子式互感器、智能化开关等)以及网络化二次设备分层(过程层、间隔层、站控层)构建，它建立在IEC61850标准和通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。智能变电站为采用先进、可靠、集成、低碳、环保智能设备，并以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，采用自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，能够实现变电站运行操作自动化、变电站信息共享化、变电站分区统一管理、利用计算机仿真技术实现智能化电网调度和控制的基础单元。智能变电站体现了集成一体化、信息标准化、协同互动化的特征。

1、智能变电站的智能特征

智能变电站是与传统电网相对而言的一种新型电网，其智能主要包含智能设备和智能高级应用在两个方面。

1.1智能变电站的智能设备

智能变电站的智能设备由一次设备和智能组件有机结合而成，智能变电站系统由过程层、间隔层和站控层3层组成，

智能变电站的过程层由一次设备和智能组件构成的智能设备、合并单元和智能终端组成，能够完成变电站电能的分配、变换、传输、测量、控制、保护、计量以及状态监测等相关的功能。

智能变电站的间隔层设备一般由继电保护装置、测控装置、故障录波等二次设备构成，能够实现使用一个间隔的数据并作用于该一次设备的功能，即与各种远方输入/输出、智能传感器和控制器通信。

智能变电站的站控层功能高度集中，能够在一台计算机或嵌入式装置中实现，同时也可在多台计算机或者嵌入式装置中实现。它主要由自动化系统、站域控制系统、通信系统、对时系统等子系统构成，能够实现面向全站或者一个以上一次设备的测量和控制功能，能够完成数据采集和监视控制、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能。

1.2智能变电站的智能高级应用

智能变电站的智能是与传统的变电站相对而言，传统的变电站大都也实现了自动化控制，但是这种自动化是被动式的，与现在意义上的智能变电站是有区别与差异的。智能变电站具有良好的互动功能，可以与调度机构友好互动，其采集数据信息量非常大，全景采集，经站内信息一体化平台和电站自动化系统高级应用模块，来对数据进行初步的挖掘、分析，以便实现智能告警、顺序控制、设备状态可视化、事故综合分析决策等智能功能

2、 多信息融合，智能化监控设备状态功能

智能变电站采用信息融合(数据融合)技术对多种信息的获取、表示及其内在联系进行综合处理和优化。多信息融合技术能够从多视角进行处理及综合，可以得到各种信息的内在联系和规律。智能变电站现在已经实现了广泛的在线监测，可有效获取电网运行状态数据，掌握各种智能电子装置的故障动作信息及信号同路状态。而状态监测与诊断系统的有机结合，可以对变电站设备进行综合故障诊断：根据获得的被监测设备状态数据，利用多信息融合技术、结合被监测设备的结构特性和参数对设备进行综合故障诊断，结合其运行历史状态记录以及环境因素，对被监测设备工作状态和剩余寿命做出科学、合理的正确评估，以减少故障，确保设备安全、稳定运行。

3、智能化变电站防误闭锁功能

智能化变电站防误闭锁系统根据IEC61850标准三层架构体系构建，分为站控层防误主机、间隔层智能防误装置、过程层智能闭锁单元、机械和电气锁具、闭锁附件，及电脑钥匙等部分。其中防误主机、智能防误装置层以及智能闭锁单元之间所采用的均为IEC61850规范完成变电站内各种操作的防误闭锁，能够有效实现智能变电站防误闭锁的强制性和全面性要求，同时实现与监控系统站内模型信息共享，监控系统与防误闭锁系统信息交互免配置等功能。其主要功能特点如下：

3.1标准统一、信息共享

智能化变电站各设备及系统之间数据采用统一的IEC61850标准进行交互，为防误闭锁装置和自动化装置互联与互操作性提供了技术上的支持，所以两者之间的数据能够好的进行交互访问，能够在误闭锁装置独立的基础上实现信息统一和共享。

3.2全面防控、强制闭锁

智能化变电站系统根据IEC61850标准三层架构体系构建，能对五防主机和监控系统提供设备操作的所有五防功能，实现了间隔层防误。同时，为了防止过程层网络GOOSE报文错误或者监控系统未经防误系统解锁直接操作智能电动开关设备而可能导致的误操作，在过程层上设置智能闭锁单元，能够实现防误闭锁的强制性要求，智能闭锁单元同时支持就地操作时使用电能钥匙对其进行解闭锁操作功能。

3.3顺控操作

顺控操作由间隔层智能防误闭锁装置和监控系统配合完成，顺序控制操作方式是指通过监控中心的计算机监控系统下达操作任务，再由计算机系统独立地按顺序分步骤地实现操作任务。按防误操作方式可分为：远、近控均采用逻辑防误加本间隔电气节点防误。智能防误闭锁装置具有良好的开放性以及互操作性，融合了从权限管理、唯一操作权限管理、模拟预演、实时逻辑判定、闭锁元件五个方面，能够完整的实现对设备操作的防误功能，最大限度地实现防误功能。

智能变电站是智能电网的重要基础和支撑，同时是变电站建设和发展的方向，我们要结合我国智能电网发展的情况，充分发挥智能变电站的功能，做好我国智能变电站的建设工作，为促进我国电网向自动化、信息化发展做出应有的贡献。

参考文献

[1]苏鹏声，王欢.电力系统设备状态监测与故障诊断技术分析[]J.电力系统自动化，2003，27(l)：61-65.

[2]王璐，王鹏.电气设备在线监测与状态检修技术[]J.现代电力，2002，19(5)：40-45.

[3]严璋.电力设备绝缘的状态维修[A].电力设备状态检修和在线监测论文集[C].2001.

作者简介

董德永(1981-)，男，现为国网辽宁省电力有限公司辽阳供电公司工程师。研究方向为高电压电气设备绝缘。

作者单位

国网辽宁省电力有限公司辽阳供电公司辽宁省辽阳市111000

摘要：介绍智能变电站的涵义、结构、应用，分析其关键技术并提出智能变电站的一些应用。智能化变电站是在数字化变电站的基础上，根据标准的通信协议体系，考虑到智能电网中分布式电源的大量接入和与用户的互动性要求，应用数字化测量等智能技术构建的智能电网枢纽；智能变电站建设是智能电网发展的基础。

关键词：智能变电站技术功能

中图分类号：TM76文献标识码：A文章编号：1007—3973(2012)009—042—02

1、引言

目前，国家电网公司正在大力推广智能电网的建设，作为智能电网的一个重要组成部分智能变电站正在越来越称为今后电网建设的主流，虽然关于智能变电站的相关技术、规范还处于不断的改进、修订过程中，智能变电站在实际工程中的应用已经在不断的扩大，技术、经验也已经不断的成熟。下面我们对智能变电站的一些技术、功能等方面作一简单介绍。

2、智能变电站的涵义

目前，广为认可的对智能变电站的定义是“采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站”。

3、智能变电站的结构

3.1智能变电站内的设备

智能变电站内的设备按照功能的不同可分为三大类(有时常被称为三层)：

过程层：主要指一次设备，变压器、断路器、互感器、刀闸等；

间隔层：主要指二次设备，保护装置、测控装置、在线监测装置、自动装置等；

站控层：基于计算机主机的后台系统、监控系统、远动、视频安防。

3.2智能变电站与传统变电站的区别

智能变电站与传统变电站相比一个很大的区别在于：二次设备和一次设备的功能重新定位，并且一次设备的智能化改变了传统变电站中继电保护设备的结构。

其中，一次设备的变化主要体现在一次设备的智能化：

(1)互感器方面的变化。由电子式互感器取代以前的常规互感器，这里包括电流、电压互感器。AD变换装置移入电子式互感器，并配备高速数据接口。(2)开关方面的变化。由智能化开关取代以前的常规开关，开关量输出DO、输入DI移入智能化开关，保护装置发布命令，由一次设备的执行器来执行操作。表1为常规互感器与电子式互感器优缺点的比较。

电子式互感器就其结构原理分为有源式和无源式两种类型，目前广为采用的是有源式结构。

从电压等级上区分，大体上也分为两种：

(1)110kV及以上采用数字输出的电子式互感器，需要合并单元；

(2)10kV、35kV采用模拟输出电子式互感器直接接入就地四合一智能单元。与电子式互感器配合使用的设备被称为“合并单元”，它是实现电子式互感器与二次设备接口的关键装置。它的作用主要有以下几个方面：

1)数据合并：合并单元同时接收并处理三相电流和电压信号，并按照IEC60044—8或IEC61850—9—2格式输出；单间隔内IEC61850—9传输，跨间隔60044—8/FT3传输；

2)数据同步：合并单元实现独立采样的三相电路和电压的信号同步；

3)信号分配：智能二次设备从合并单元获取一次电流电压信息；

4)激光供能(户外支柱式电流互感器)；

5)完善的自检功能，如CT断线等。目前，真正意义上的智能开关还未得到广泛的生产及应用，在实际中应用较多的是在传统开关上，安装智能装置，提供开关量输出DO、输入DI，接收保护装置发出的命令，由一次设备的执行器来执行操作。实现此功能的设备被称为“智能终端”，通过它实现输出DO、输入DI信号的光电转化。

它的作用主要有以下几个方面：

a)给传统断路器或变压器提供数字化变电站接口，接入GOOSE网络和MMS网络；

b)在开关端子箱安装智能终端：对刀闸等进行状态采集和控制，就地操作箱功能；

c)在变压器端子箱安装智能终端，实现变压器测控功能：采集温度、档位、非电量、中性点地刀等状态，控制风扇和档位。

可见，目前被广泛使用的“智能开关”是由一个“传统开关”，一个“合并单元”以及一个“智能终端”组成的集合体。它所实现的功能已经基本具备了真正意义上的“智能开关”的一些常用的功能了。

在电子式互感器进行采样时，涉及到同步的问题，即需要使相关的几种设备之间传输、交换的数据达到相对的同步。这有点类似于传统变电站保护测控装置中的所使用的GPS对时功能。

在这里我们采用的是在过程层构建独立的采样同步网，这里我们采用了IEEE1588精密对时协议，它的优点主要体现在以下几个方面：

(1)硬件对时精度在ns级别，满足计量需要；

(2)与数据网络合一，减少了故障点，增加了系统的可靠性；

(3)支持绝对时间；

(4)光纤纵差保护可以借助硬件1588实现与合并单元的同步；

(5)软件1588可以实现事件“打时标”的要求。

说到信息通信，我们不得不提到GOOSE网络，它与传统变电站中的通信网络系统相比有以下几个特点：

(1)GOOSE(面向通用对象的变电站事件)以快速的'以太网组播报文传输为基础，代替了传统的智能电子设备(IED)硬接线的通信方式，为逻辑节点间的通信提供了快速且高效可靠的方法；

(2)GOOSE服务支持由数据集组成的公共数据的交换，主要用于保护跳闸、断路器位置、联锁信息等实时性要求高的数据传输；

(3)GOOSE服务的信息交换基于发布/订阅机制基础上，同一GOOSE网中的任一智能电子设备，既可以作为订阅端接收数据，也可以作为发布端为其他设备提供数据。这样可以使得设备之间通信数据的增加和更改变得更加容易实现。

可以说，引入了GOOSE通信技术后，变电站内的信息通信系统变得更加强大了。

目前，对一次设备进行智能化改进，主要包括：断路器智能化、变压器智能化。

其中，断路器智能化方案包括：

(1)研制功能合一化的智能组件装置；

(2)合并单元+开关控制器合一的智能组件；

(3)保护+测控+开关控制器+合并单元，四方面功能合一的智能组件；

(4)监测功能组主IED；

(5)优化检测设备传感器的配置；

(6)一体化设计智能组件与机构，简化回路；

(7)使用软件联锁替代硬件联锁；

(8)研制机构控制器；

(9)简化断路器和刀闸机构；

(10)从机构到智能组件柜实现光纤替代电缆；

(11)用自动控制替代手动控制。

同时，当以GIS设备为代表的等设备的智能化方案中，GIS智能组建柜内包括：主IED、断路器机械特性在线控制IED、局部放电IED、SF6密度及微水监测IED、避雷器在线监测IED、智能终端、合并单元。

现在普遍使用的变压器智能化方案，主要是采用“传统的变压器+智能终端”的方法，实现以下几个方面：

(1)现阶段智能终端已实现的功能；

(2)档位上传与控制；

(3)中性点地刀控制；

(4)非电量及其他信号测量；

(5)主变温度等测量；

(6)冷却控制。

变压器智能组件柜内包括：主IED、控制测量IED、冷却控制IED、局放监测IED、油中气体在线监测IED、分接开关监测IED、套管在线监测IED、非电量保护、合并单元、本体保护。

保护与控制系统和传统保护控制设备的主要区别：

(1)接口。传统保护只需支持传统的5A/100V的模拟量接口，数字化保护需支持GOOSE和SV点对点模式、组网模式等多种接口，接口方式多样。(2)通讯规约。传统保护为103规约，数字化保护需支持IEC61850规约。

4智能变电站的智能高级应用

智能变电站系统除具备以上最基本的应用功能外，还包括以下方面的高级应用功能。

4.1一体化信息平台

在实现传统综自变电站当地监控功能的基础上，利用一体化信息平台，对变电站的全景数据进行综合分析和应用，以实现支持电网的安全优化运行。一体化信息平台的主要功能包括：

(1)实时自动控制；

(2)智能调节；

(3)在线分析决策；

(4)协同互动；

(5)其他高级功能。

从而提高运行管理的自动化程度，减少系统的维护工作量，减轻变电站和调控运行人员的劳动强度。

4.2图形化的配置工具与源端维护

其中，“源端维护”是指利用SCD文件直接生成一体化信息平台的数据库，图形可导出为SVG格式供远端系统使用，从SCD文件导出变电站一次设备连接的拓扑关系，并且从SCD文件导出符合IEC61970标准的CIM模型。

4.3智能告警及分析决策

在目前的变电站监控系统中，告警的方式比较单一，功能也比较有限，基本上信息按照时间顺序全部显示，未作筛选和推理判断处理。一旦发生事故后，信息多，值班人员很难从大量的信息中获取到重要告警信息，影响对事故的正确判断。因此，智能告警与分析决策能够实现：分类告警、信息过滤、在线实时分析和推理变电站运行状态、自动报告变电站异常并提出处理指导等功能。

4.4智能视频

可以实现视频系统与监控系统联动。

(1)正常遥控时。操作人员点击主接线图面上的设备进行遥控时，视频系统能够通过调度编号等信息定位显示设备现场画面，并且在监控机上显示现场的视频。

(2)事故异常时。当发生事故导致站内设备动作时，视频系统能够通过事故总和SOE告警信息主动推出动作设备的现场视频。

此功能需遥视设备厂商与监控系统厂商合作进行。

4.5设备在线监测

采集主要一次设备(变压器、断路器等)的状态信息，进行状态可视化展示并发送到上级系统，为实现优化电网运行和设备运行管理提供基础数据支撑。

采集的数据主要包括：

4.6一体化在线五防

(1)五防规则在监控系统统一制定，在监控系统实现防误闭锁功能；

(2)五防规则由监控系统传递到间隔层测控装置，取消传统电脑钥匙，遥控回路采用硬接点闭锁；对于手动操作设备采用在线式锁具闭锁。

此功能需五防设备厂商与监控系统厂商合作进行。

4.7程序化顺控

(1)可接收和执行调度/集控中心和本地后台系统发出的控制命令，经安全校核正确后，自动完成相关运行方式变化要求的设备控制，具备投退保护软压板功能，具备急停功能，可在站内和远端实现可视化操作。

(2)在顺控控制过程中，变电站可以及时向调度/集控中心反馈执行过程的信息，如当前执行步骤、遥控超时、逻辑闭锁等，以便远端系统能更全面的掌控。

5、结语

智能化变电站是数字化变电站的升级和发展，在数字化变电站的基础上，结合智能电网的需求，对变电站自动化技术进行充实以实现变电站智能化功能。智能化变电站的相关技术及应用正在不断的成熟与积累经验的过程中，相信在不久的将来，智能化变电站的相关技术将越来越成熟、完善，能够为我国电网的建设、运行提供越来越多的帮助。

参考文献：

[1]冯军.智能变电站原理及测试技术[M].北京：中国电力出版社，2011.

[2]钟连宏，梁异先.智能变电站技术与应用[M].中国电力出版社，2010.

[3]周裕厚.智能化变电所—专业技能入门与精通[M].北京：机械工业出版社，2010.

[4]国家电网公司.智能变电站继电保护技术规范[S].

[5]包红旗.HGIS与数字化变电站[M].北京：中国电力出版社出版，2009.

配电台区智能（高级）终端高级应用系统前期设计技术的讨论 中国现代电网量测技术平台 张春晖 2017年3月18日 2017年3月4日，本文作者发表的«顺应智能配电网建设高端技术的需求，推进配电台区智能（高级）终端系列产品开发应用的产业化 探索 »指出:为拓展配电台区智能（高级）终端的应用领域，其高级应用功能设计有4项: •提高配电台区低压电网多指标，自趋优运营能力 •在现场自主进行紧急事件处理 •多路径优化搜索 •实现配电网与用户互动，即具有多通信方式网关功能。 作为技术创新产品的前期设计，本文汇集智能化相关资料并经提炼后，将重点叙述运用配电台区智能（高级）终端，构建配电台区低压电网多输入多输出（mimo）在线监测，控制，补偿闭环优化系统的框架设计与参考技术，供配电台区智能（高级）终端高级应用系统方案设计的参考。 1）优化控制理论:"电力混成控制论" 鉴于由清华大学学者提出的"电力混成控制论"构建的先进能量管理系统，已经在上海电网应用解决大电网的多重目标趋优控制问题，体现了技术创新的思路 。本文将"电力混成控制论"作为智能（高级）终端高级应用功能的设计技术基础。 下面的内容摘录于清华大学学者:«智能电网基础»。 一是，"电力混成控制论主导思想:将一切不满足要求和不满足状态都分类定义为事件，通过控制使得系统回归至无事件运行状态，则系统的各项指标（稳定性，电能质量和经济性）一定是足够满意的"。 二是，"电力混成控制论"的运行架构:由最高决策指挥层，中间处理与操作层，底层（混成控制指令接收和执行装置）组成。 三是，本文参照"电力混成控制论"的集合论语言，描述配变台区低压电网运营达到多指标，自趋优的智能控制过程: •式（1）: e=e^d 式中，由低压电网实测到的运营指标数据d，经逻辑判断（逻辑函数）e^,确定是否形成指标异常事件e。 •式（2）:c=f(e) 式中，由指标异常事件e，运用逻辑函数f，判断事件类型并将其转化为控制命令c。 •式（3）:o=f^(c) 式中，一个由控制命令集c，运用逻辑函数f^,由命令转化为操作指令集o。 •式（4）:o=f^[f(e)] 式中，操作指令集o是指标异常事件集合e的一个复合逻辑函数。 •式（5）:x*=y(x o_) 式中，整个低压电网运营状态x受控，可以通过时间离散的操作指令o_ ,加以改变为x*。 •式（6）:a(o)---->e 0 式中，操作指令作用的结果a 是使指标异常事件集合e成为空集。 式（6），意味着配电台区低压电网实现了多指标 ，自趋优运营的高端目标。 由上可见，配电台区低压电网始终处于指标异常事件发现，处理和消除的过程。 2）配电台区低压电网运营有哪些考核电能质量，经济性的指标及其调控措施？ 一是，多指标,主要有: •电压及电压合格率 •电流及有功功率限额 •无功功率及功率因数限值 •三相负荷不平衡度 •电压/电流谐波含有率 •线损率等 二是，低压电网多指标的调控手段，主要有: •有载调压配变，用以调节电压 •电容器补偿/动态无功补偿 ，用于调节基波无功功率及功率因数/电压/线损 •有载换相负荷开关 ，用于调节三相负荷不平衡/线损 •有载调容配变，用于调节线损 •有源滤波器 ，固定谐波次数的滤波器，用于调节谐波含有率，由畸变功率引起的低功率因数，线损 •高压断路器及电力负荷管理终端，用于配电变压器过负荷时，进行报警，跳闸。 由此可见，低压电网运营的电能质量，经济性各指标及其调节手段之间，有内在联系，相互影响。多指标因超限运用综合调控时，需要引入各指标加权的方法来处理。 «智能电网基础»指出: "自趋优是指电网在运营过程中，具有使状态自动保持在多指标趋优状态集合内的能力。使电网运营状态点使得各类指标达到一定的标准 ，即趋近最优状态是合理的而且是可能的。 多指标趋优而不是多指标最优，是因为计算速度 ，求解难度等原因"。 3）配电台区多指标运营优化模型 参照湖南大学学者:«具有谐波抑制功能的综合电能质量控制系统设计»提出的"多目标电压无功谐波优化算法",结合配电台区多指标运营情况 ，本文下面将叙述配电台区配电台区多指标运营优化模型设计概要。 •该优化系统设计，一方面，以配电台区运营可靠性为基础，将电压及电压合格率达标，电流及有功功率不超限，无功功率及功率因数不超限，三相负荷不平衡度不超标 ，谐波含有率达标，线损不超限作为目标要求，运用优化方法，得出其控制参数的最优解。另一方面，以有载调压配变分接头调节量，电容无功补偿器/动态无功补偿器的补偿量，有载换相负荷开关切换能力，有源滤波技术补偿量，有载调容配变功率调节量为控制变量，建立配电台区多指标运营优化模型。 •配电台区多指标运营优化模型主要包括下列内容: 该优化系统可靠度计算方法 联合概率密度函数计算，并取最小值。该函数等于各目标指标与其加权因子的乘积之和。其中，加权因子的数值，取决于各目标指标的数量级及重要程度。 有载调压配变分接头的电压百分率调节范围 电容器无功补偿/动态无功补偿调节范围 有载调容配变的调容范围 有源滤波技术的谐波补偿范围 有载换相负荷开关的电流切换 限值。 4）从不同类型案例中汇集提炼出bp神经网络设计参考技术 本部分内容摘要于重庆大学，重庆市电科院:«基于前馈神经网络的电网高精度检测»，海河大学:«基于信息融合的光伏并网逆变器故障诊断»，中国电科院:«一种多维影响下运行电能表计量性能评估方法»，北京邮电大学:«智能信息技术»，并按需要进行编排。 bp前馈神经网络工作过程 这里，三个参考案例的bp前馈神经网络，都采用输入层，隐含层，输出层3层拓扑结构，各层节点之间按一定规则互联成网。 "（bp）前馈神经网络使用梯度下降法，有2部分组成:信息正向传播和误差逆向传播。信息正向传播过程中，输入信号从输入层经隐层单元逐层传播，最后传向输出层，每一层神经元状态只影响下一层神经元状态。如果在输出层不能得到期望的输出，则转向误差逆向传播，将输出信号的误差沿原来的连接通路返回。用迭代运算求解权值，通过修改各层神经元的权值，使得误差信号减小，直至达到期望目标。只有1个隐含层的3层神经网络，只要隐节点足够多，就可以以任意精度逼近一个非线性函数"。 bp前馈神经网络设计概要: 一是 ，网络输入量进行归一化处理 输入层各神经元（节点）为一维输入，多维输出结构。输入量是低压电网运营的电压，电流，功率等数据。对每个输入量进行归一化处理（计算公式:略），即可得到输入层各元素之间的函数关系，即各输入层神经元（节点）实测到的输入值与各输入层神经元（节点）经归一化后的输出值之间的函数关系。 二是，bp前馈神经网络参数选取 "在进行bp前馈神经网络设计时，一般从网络的层数，各层神经元（节点）的个数以及训练函数三个方面来考虑"。 •隐含层节点数的确定 "隐含层节点数直接影响网络的容量，泛化能力，学习速度和输出特性。从网络容量和函数逼近的通用性考虑，隐含单元数越多越好。从网络的泛化能力来考虑 ，每增加一层，计算容量将呈指数倍增加，从而训练时间变长，还容易陷入局部极小量，而得不到最优"。 "由最小二乘法对隐含层进行拟合，得到隐含层节点数的计算式": 隐含层节点数=[0.43mn+（0.12•n平方）+2.54m+0.77n+0.35+0.51]的开方 隐含层节点数还可由经验公式计算选定 : 隐含层接点数=[（m+n）的开方+a]，式中，1 以上两式中: m----输入节点数 n----输出接点数 a----可选数 例如，配电台区智能（高级）终端的输入接点，输出节点数 都取6,隐含层接点数确定为11。 •传递函数与训练函数的确定:包括隐含层神经元（接点）的传递函数:如采用s型正切函数tansig,输出层神经元（节点）传递函数:如采用s型对数函数 logsig,训练函数:如采用lm(lvenberg----marquardt)训练规则的trainlm函数。其中，"lm算法是梯度下降法与高斯----牛顿法的结合，在快速收敛的基础上，能保证较高的稳定性和精度"。 三是，学习样本和目标样本的确定 •网络输入量的个数和数据样本的选取:（待定）。 •通常选用训练用的数据样本取40----200组。其中，随机选取80%的数据样本 ，作为训练样本，剩余20%作为对训练好的bp前馈神经网络进行仿真验证用。 四是，进行仿真测试 •在搭建好的bp前馈神经网络上，用训练样本进行训练，需要设定训练误差，学习率指标，编制网络训练学习流程图，进行网络初始化。 •"利用选定的训练样本反复作用于网络 ，不断调整网络内部参数，使网络性能函数达到最小，使网络对训练样本组评估的实验标准偏差满足设计的精度要求，从而实现输入与输出之间的非线性央射 ，确立网络神经元（接点）之间的函数关系"。 •训练完成后，利用训练好的bp网络对测试样本进行测试。 参考资料: 本文采用反向传播（bp）学习算法 "bp算法是目前最重要的一种学习算法。这种算法在感知器上加上一个隐含层，并且使用广义专门算法进行学习之后发展起来"。 "在有教师的学习算法中，有教师学习问题可分两步解:第一步，指定网络的拓扑结构，输入X(t)和输出y(t)之间的关系必须依赖于一组联结强度系数w，并且使w可以调节。第二步，须指定一个学习规则，即如何调节w，使实际的输出y^（t）尽可能接近期望的输出y（t）"。 这里需要指出:"前馈网络是一种强有力的学习系统，其结构简单而易于编程。从系统观点看，前馈网络是一静态非线性央射，通过简单非线性处理单元的复合央射可获得复杂的非线性处理能力。但是从计算的观点看，前馈网络不是一种强有力的计算系统"。 5）高端网络:模糊神经网络 本部分内容摘录于«智能信息技术»，河南平顶山供电公司:«基于模糊神经网络的光伏发电系统功率控制方法»。 神经网络不适合用于表达基于规则的知识，模糊逻辑系统缺乏自学习，自适应能力。模糊神经网络，将模糊逻辑的长处吸收到神经网络中，使之成为更好的网络。 模糊神经网络是一个多输入多输出(mimo)系统。 一是，模型 这里的模糊神经网络，采用五层结构，各层节点之间按一定规则互联。 第一层，输入层，各节点输入各测量的分量，并将输入值传递到下一层。 第二层，各节点代表一个语言 变量值，如nb（负的大）,ps（正的小）等。其作用是计算各输入量，属于各语言变量 值模糊集合的隶属度函数。根据输入量的维数，输入量的模糊分割数，该层节点总数由计算选定:（计算公式，略）。 第三层，各节点代表一条模糊规则，其作用是用于匹配模糊规则的前件，计算出每条规则的适应度。该层的节点总数由计算选定:（计算公式，略）。对于给定的输入量，只有在输入量附近的那些语言变量值，才有较大的隶属度。 第四层，节点数与第三层相同。其作用是实现对每条模糊规则适应度的归一化计算。 第五层，输出层，实现清晰化计算（计算公式，略）。 二是，学习算法 "模糊神经网络模型实质上是一种多层前馈网络，可以仿照bp网络用误差反控的方法来设计调整参数的学习算法。并且，假设各输入分量的模糊分割数是预先确定的，需要学习的参数主要是最后一层的联结强度以及第二层的隶属度函数的中心值和宽度"。 三是，参考案例 «基于模糊神经网络的光伏发电系统功率控制方法»: "概率模糊神经网络控制器，（用于）求取三相逆变器注入电网的有功和无功电流参考值"。 概率模糊神经网络控制器包括6层网络结构: "第1层为输入层，第2层为隶属度层，第3层为概率层，第4层为tsk模糊推理机制层，第5层为规则层，第6层为输出层"。其中，输入层的节点为2，输出层节点为1。"在隶属度层中，每个接点采用不对称高斯函数实现模糊化运算"。 "概率模糊神经网络控制器（采用）误差向后传播学习算法机制，构造一个梯度向量，使得其中每个元素均为能量函数相对于算法参数的一阶微分，从而完成概率模糊神经网络的参数在线自整定"。 四是，鉴于目前多输入多输出（mimo）的模糊神经网络在电网量测控制领域中应用案例的报道甚少，因此，模糊神经网络技术如何应用于配电台区智能（高级）终端高级应用系统设计技术 探索 ，是需要深一步研究的课题。 6）配电台区智能（高级）终端设计参考新技术 •配电网波形级实时监测的综合配电终端单元（idu） 据报道:2017年1月3日，国内首套综合配电终端单元（idu）在夏门火炬高新园区挂网运行。 "综合配电终端单元（idu）是国家863项目"主动配电网关键技术研究与示范"的关键成套装置，主要通过高速同步相量测量实现对配电网潮流的精确监测，线路潜在故障的在线监测与预防，支撑供电能力和负荷的态势感知，并为配电网的瞬时剖面状态估计，电能质量优化，谐波治理提供丰富的数据，有效提升配电网可观，可测和可控性"。 •«自适应负荷型配电变压器设计»（中国电科院） "自适应负荷型配电变压器的结构，包括配电变压器本体单元 ，有载调容调压一体化单元，配套设备单元及综合控制单元"。 该新型配电变压器"可在不切断负荷情况下，根据系统电压和负荷实际情况，实现配电变压器分接头和容量运行方式的自动调整，并具有在线负荷换相和分相无功补偿功能，有效解决三相负荷严重不平衡问题，保证电压和容量判定的及时性和准确性"。 •模糊pi控制器 东北电力大学:«高压直流输电智能控制器的设计» （注: pi，比例积分器） 模糊pi控制器的输入端:电流参考值与被测电流之差作为"偏差"和"偏差变化"---->模糊推理单元（按模糊控制规则计算并输出两个pi控制器可自动调整参数的修正量）---->pi控制器 单元（并输出调整命令）---->触发器单元---->被控制对象---->被测电流（并反馈至模糊pi控制器输入端）。 "实现模糊调整可以选取以下规则": "如果稳态偏差大，那么就增加比例系数" "如果响应震荡，那么就增加微分系数" "如果响应迟缓，那么就增加比例系数" "如果稳态偏差太大，那么就调整积分系数" "如果超调量太大，那么就减少比例系数"。 模糊pi控制器的优点:"当被控制对象参数或运行条件改变时，就能自动在线调整pi的参数，达到智能控制的作用"。 •综合电能质量控制系统 湖南大学学者:«具有谐波抑制功能的综合电能质量控制系统设计» 该综合电能质量控制（调节）装置由有载调压变压器，并联补偿电容器组和注入式并联有源电力滤波器（hapf）组成。 该系统采用多目标电压，无功，线损，谐波函数及其加权因子的优化算法，从全局进行系统优化。 有源部分只承受很小的谐波电压，有效降低有源部分的容量。 注入式并联有源电力滤波器的复合控制部分，采用复合电流的模糊pi控制技术。 •抑制不对称负荷动态无功补偿时向电网注入的谐波含量 南京理工大学:«计及谐波抑制的不对称负荷动态无功补偿方法» "晶闸管相控电抗器（tcr）配合电力电容器，可以校正功率因数，稳定系统电压，还可以补偿三相负荷的不平衡"。 "在不对称程度较为严重的场合，对tcr的分相控制会使tcr向电网注入包括3次谐波在内的高次谐波"。 基波电压与高次谐波电流均产生无功功率。根据功率平衡理论，无功补偿的目标使无功矩阵中各项元素为0。在实际控制应用中，采用（可调）加权对角阵进行计算。 "采用改进的无功补偿策略，能有效降低在负荷严重不对称情况下tcr向电网注入的谐波成分 。在电网中谐波成分较大时 ，还能综合考虑谐波因素和无功补偿的性能指标，给出较为合理的触发角控制tcr，明显减少母线上含有的电流谐波成分。从理论上可以考虑任意次谐波成分"。 •超级智能开关（南京捷泰电力设备公司） 该新产品"集测量，保护，控制，故障录波，电能质量监测，配变监测 ，负荷管理和通信功能于一体。产品功能国际领先，国内外无同类产品"。 该新产品"采用插拔式结构，"三段式保护功能"，"测量与保护一体化电流互感器"，"通过校验台进行计量校验的断路器"。 该新产品主要技术指标: 额定电压:ac,400v 额定电流:250a ,400a,630a 额定运行短路分断能力:42.5ka。 说明:本文以上叙述配电台区智能（高级）终端第1 项高级应用功能的前期设计技术，还有3项高级应用功能:"在现场自主进行紧急事件处理","多路径优化搜索" ,"实现配电网与用户互动，即具有多通信方式网关功能"的前期设计技术,将由本文作者另撰写专题文章发布。