針對企業電網諧振故障診斷模糊專家系統的研究

1 引 言

隨著現代化大生產的飛速發展和科學進步，企業生產對電網安全運行的需求與日俱增。現代電網發展的一個明顯趨勢是大型化、高速化、連續化和自動化，設備組成與結構復雜化，潛伏著一個危機，即一旦發生故障，所造成的直接、間接損失也將十分嚴重。在電網各種故障事故中，由于過電壓引起的事故又占主導地位，其中，因系統的電感、電容參數配合不當，出現的諧振過電壓因幅值高，且持續時間長，危及電器設備的絕緣，也能因持續的過電流燒毀電感元件設備(如電壓互感器)，還會影響保護裝置的工作條件(如避雷器的正常運行)，給企業造成巨大的損失。在我國，35 kV線路往往采用不接地或經消弧線圈接地的形式，在中性點不接地系統中進行開關操作或發生故障時，外加的強迫振蕩頻率等于振蕩系統中的某一自由振蕩頻率時，容易激發起持續時間較長的鐵磁諧振，引起諧振過電壓。

系統采用自檢的方法，在沒有故障發生時，系統每隔一段時間進行自檢，以判斷電網狀態；一旦故障發生立即進入諧振故障診斷模塊，判斷諧振故障原因，給出診斷結論，為技術人員快速準確地解決諧振故障恢復電網供電提供幫助。

2 江西德興銅礦動力廠35 kV諧振故障仿真實驗

以德興銅礦回水2站為例，系統開始運行在20 kV，0.3 s后給等效加沖擊電壓35 kV，系統迅速振蕩到50 kV，在1 s后切除沖擊電壓，系統電壓幅值超過30 kV，且負載系統不能恢復正常運行。仿真波形近似于鋸齒波形，在橫坐標1 s處系統進入穩定振蕩。線路在母線接地電容C=1e-6 F時35 kV線路的三相電壓波形為正常的正弦波形，電壓幅值為28 kV。當在0.5 s處將母線接地電容人為更改為C=2e-5F時，線路上通過三相電壓計得到的線路三相電壓波形表示系統進入了穩定諧振，通過三相電壓計得到的線路三相電壓幅值為40 kV且系統不能恢復正常電壓。

將后兩種情況下的波形比較可以得出：在提高線路對地電容值后，線路相電壓將由2.8 kV升高到3.5～3.8 kV，并且進入了穩定振蕩。

3 模糊專家系統的研發

模糊專家系統是在知識獲取、知識表示和運用過程中全部或部分采用模糊技術來處理其不確定性的一類專家系統。也就是說，在傳統專家系統處理解決問題的過程中，往往存在著許多概括性的、籠統的、含糊的表示事物狀態的自然語言，以及具有不完善的專家知識模式。運用模糊技術來處理這類專家系統，并稱其為模糊專家系統。

3.1 隸屬函數的構建及模糊規則

電網諧振故障誘因較多，是一種或多種原因的組合。本模糊專家系統是將諧振故障發生時SCADA系統監測的電網各相電壓，電壓互感器的開口電壓和電流值通過模糊理論的隸屬函數計算隸屬度為技術人員快速準確判斷故障原因，解決故障恢復生產提供依據。當采集到實時數據后，根據實時數據的數值范圍分別與模糊語言較高或較低相對應，再計算相應的隸屬度。如：UA=28 kV，則電壓高的隸屬度為：