基于灰色模型的变电运维倒闸操作风险预测研究_王鹏.pdf

基于灰色模型的变电运维倒闸操作风险预测研究王 鹏(国网江苏省电力有限公司扬州市江都区供电分公司,江苏 扬州2 2 5 0 0 0)摘 要:为实现对倒闸操作风险的精准预测,降低因倒闸操作风险而导致的变电站安全事故的发生概率,开展基于灰色模型的变电运维倒闸操作风险预测方法设计。引进数据挖掘技术,构建变电运维设备的倒闸操作可视化风险模型,提取变电运维倒闸操作过程的风险特征值与异常逻辑关系。引入灰色模型,通过对变电运维倒闸操作风险趋势项的干扰分析与分解,初步掌握风险的变化趋势;根据倒闸操作状态下的设备健康值,进行倒闸操作风险的预测与量化,以此完成预测方法的设计。对比试验结果证明,所设计的方法的倒闸操作风险预测结果更加准确,说明此方法能够为变电运维等相关操作行为提供技术保障。关键词:灰色模型;趋势项;预测方法;操作风险;倒闸;变电运维中图分类号:T P 3 1 1 D O I:1 0.1 9 7 6 8/j.c n k i.d g j s.2 0 2 3.0 2.0 4 4R e s e a r c ho nS w i t c h i n gO p e r a t i o nR i s kP r e d i c t i o no fS u b s t a t i o nO p e r a t i o na n dM a i n t e n a n c eB a s e do nG r e yM o d e lWAN GP e n g(Y a n g z h o uJ i a n g d uD i s t r i c tP o w e rS u p p l yB r a n c h,S t a t eG r i dJ i a n g s uE l e c t r i cP o w e rC o.,L t d.,Y a n g z h o u2 2 5 0 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:I no r d e r t or e a l i z et h ea c c u r a t ep r e d i c t i o no fs w i t c h i n go p e r a t i o nr i s ka n dr e d u c et h ep r o b a b i l i t yo fs u b s t a t i o ns a f e t ya c c i d e n t sc a u s e db ys w i t c h i n go p e r a t i o nr i s k,t h ed e s i g no f s w i t c h i n go p e r a t i o nr i s kp r e d i c t i o nm e t h o do f s u b s t a t i o no p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c eb a s e do ng r e ym o d e l i sc a r r i e do u t.T h ed a t am i n i n gt e c h n o l o g yi si n t r o d u c e d,av i s u a lr i s km o d e l o f s w i t c h i n go p e r a t i o no f s u b s t a t i o no p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c ee q u i p m e n t i sb u i l t,a n dt h er i s ke i g e n v a l u ea n da b-n o r m a l l o g i cr e l a t i o n s h i pi nt h es w i t c h i n go p e r a t i o np r o c e s so fs u b s t a t i o no p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c ei se x t r a c t e d.G r e ym o d e l i s i n t r o d u c e dt op r e l i m i n a r i l yg r a s pt h ec h a n g et r e n do fr i s kt h r o u g hi n t e r f e r e n c ea n a l y s i sa n dd e c o m p o s i t i o no fs w i t c h i n go p e r a t i o nr i s kt r e n d i t e mo fs u b s t a t i o no p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c e.A c c o r d i n gt ot h eh e a l t hv a l u eo f t h ee q u i p-m e n tu n d e r t h es w i t c h i n go p e r a t i o ns t a t e,t h es w i t c h i n go p e r a t i o nr i s ki sp r e d i c t e da n dq u a n t i f i e d,s oa st oc o m p l e t et h ed e s i g no f t h ep r e d i c t i o nm e t h o d.T h ec o m p a r a t i v ee x p e r i m e n t a l r e s u l t ss h o wt h a t t h es w i t c h i n go p e r a t i o nr i s kp r e d i c t i o nr e s u l t so f t h ed e s i g n e dm e t h o da r em o r e a c c u r a t e,w h i c hs h o w s t h a t t h i sm e t h o dc a np r o v i d e t e c h n i c a l s u p p o r t f o r s u b s t a-t i o no p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c ea n do t h e r r e l a t e do p e r a t i o n s.K e yw o r d s:g r e ym o d e l;t r e n di t e m;p r e d i c t i o nm e t h o d;o p e r a t i o n a l r i s k;s w i t c h i n g;s u b s t a t i o no p e r a t i o na n dm a i n t e-n a n c e收稿日期:2 0 2 2-0 7-1 40引言随着变电企业的发展与运营模式的不断完善,电网改造建设工作逐步落实,与此同时,电网二次回路的复杂度呈现逐渐提升的趋势。尽管这一趋势在一定程度上提高了变电服务的质量,但也在一定程度上增加了变电运维过程中二次设备的倒闸操作风险1。在变电运维过程中,倒闸作业是电网输电线路故障或变压器异常过程中的必要操作。通常情况下,输电线路长,部分线路会穿越较为复杂的地形,在输电服务过程中,还会遇到雷电、冰雹、大风等多种形式的气象灾害,加之输电线路在使用过程中会不可避免地发生绝缘、老化等故障,从而导致大范围的断电、电力波动,严重情况下还会造成人员伤亡2。如果能够根据实时监测资料,对线路、变压器的运行状况进行预先评估,就能够对变电运维倒闸操作状况的规范性作出准确的预测,并及时进行线路的切换,安排人员进行维修。此种作业模式既能提高变电站的工作效率,又能确保电力系统的供电可靠性3。因此,有必要结合变电运维工作的需求,研究一种针对变电运维倒闸操作风险的预测方法,以期实现对风险的实时预报,减少变电运维倒闸操作风险预测不当导致的经济损失与变电设备连锁故障。为落实此项工作,本文将结合灰色模型的应用,展开变电运维倒闸操作风险预测方法设计,以期为变电运维倒闸操作风险规避奠定坚实的理论基础。741系统解决方案 电工技术 1基于数据挖掘技术的变电运维倒闸操作风险特征提取 为实现对变电运维倒闸操作风险的精准预测,本文引进数据挖掘技术,构建了针对变电运维设备的倒闸操作可视化风险模型,以此实现变电运维倒闸操作过程中对其风险特征值与异常逻辑关系的提取4。假设倒闸操作过程中,变电运维设备瞬时发生行为变化,此时设备运行反馈的数据发生瞬时变化。变电运维设备在倒闸行为发生时刻的输出信号表示为:x(t)=1n-1n+1s(t)v(t)D(1)式中,x(t)为变电运维设备在倒闸行为发生时刻t的运行反馈信号;为反馈信号传输信道的增益参数;s(t)为t时刻的冲击响应频率;v(t)为t时刻下的噪声值;D为输出信号时间序列;n为离散样本值。在此基础上,使用数据挖掘技术,根据不同样本数据之间的关联值,进行离散样本的训练。训练过程计算公式为:C=1-C T2r-1Yr(2)式中,C为基于数据挖掘技术的离散样本的训练处理过程;T为最大训练次数;r为离散样本数量;Y为样本关联程度。完成训练后,根据空间中离散数据的分布状态与分布密度,进行变电运维倒闸操作风险特征的提取5。此过程计算公式为:X=x(t)x(i)-1+(Ns(t)Z)(3)式中,X为变电运维倒闸操作风险特征;i为特征值衰减系数;N为最大自然估计值;Z为离散样本分布密度。按照上述方式,掌握在倒闸操作时刻下变电运维设备的操作逻辑,从而实现在此过程中对操作风险特征值的提取。2基于灰色模型的倒闸操作风险趋势项分解完成上述研究后,引进灰色模型,进行变电运维倒闸操作过程中操作风险趋势项的分解处理。在此过程中,明确变电运维倒闸操作风险会受到外界多种环境因素的影响产生波动,可以通过对趋势项的干扰分析,初步掌握风险的变化趋势。将提取的变电运维倒闸操作风险特征导入灰色模型,在模型中对原始数列进行累加计算处理,按照时间序列进行风险趋势项序列计算6。此过程计算公式为:=a R+a b(4)式中,为倒闸操作风险趋势项序列;a为累加计算次数;R为灰色模型微分方程表达式;为时间序列;为修正函数;b为原始数据归一化处理结果。在倒闸操作中,利用灰色模型中的分块技术,对风险趋势项的时间序列进行插补融合。通过此种方式,构造风险趋势项分解节点,匹配风险特征值与风险趋势项,进行风险趋势项的分解7。此过程计算公式为:h=H mK(m)dm(5)式中,h为风险趋势项的分解处理过程;H为分块技术;K为插补融合处理;m为风险趋势项分解节点;d为风险特征值与风险趋势项的匹配程度;为特征分布函数。按照上述方式,完成基于灰色模型的倒闸操作风险趋势项的分解处理。3风险预测与量化通过对变电运维倒闸操作中风险熵权值特征的分析,掌握风险的类别,实现对变电运维倒闸操作的风险预测。预测过程计算公式为:A(c)=-g(1e(E)(6)式中,A为变电运维倒闸操作风险预测;c为风险类别;g为风险熵权值;e为风险值调制分量;E为约束分量。将倒闸操作状态下变电运维设备的健康值作为风险量化标准,对设备健康值进行计算:B=1(i)L|P-1|(7)式中,B为变电运维倒闸操作下设备的健康值;为特征稀疏值;为风险特征值分量;L为风险值预测周期;P为信息模糊程度。输出预测结果,对B的计算结果进行量化。当B取值在03 0时,说明变电运维倒闸操作无风险或风险较小;当B取值在3 06 0时,说明变电运维倒闸操作存在风险,需要根据实际情况进行风险处理;当B取值6 0时,说明变电运维倒闸操作存在较大风险,需采取停机等操作进行