针对企业电网谐振故障诊断模糊专家系统的研究

1 引 言

随着现代化大生产的飞速发展和科学进步，企业生产对电网安全运行的需求与日俱增。现代电网发展的一个明显趋势是大型化、高速化、连续化和自动化，设备组成与结构复杂化，潜伏着一个危机，即一旦发生故障，所造成的直接、间接损失也将十分严重。在电网各种故障事故中，由于过电压引起的事故又占主导地位，其中，因系统的电感、电容参数配合不当，出现的谐振过电压因幅值高，且持续时间长，危及电器设备的绝缘，也能因持续的过电流烧毁电感元件设备(如电压互感器)，还会影响保护装置的工作条件(如避雷器的正常运行)，给企业造成巨大的损失。在我国，35 kV线路往往采用不接地或经消弧线圈接地的形式，在中性点不接地系统中进行开关操作或发生故障时，外加的强迫振荡频率等于振荡系统中的某一自由振荡频率时，容易激发起持续时间较长的铁磁谐振，引起谐振过电压。

系统采用自检的方法，在没有故障发生时，系统每隔一段时间进行自检，以判断电网状态；一旦故障发生立即进入谐振故障诊断模块，判断谐振故障原因，给出诊断结论，为技术人员快速准确地解决谐振故障恢复电网供电提供帮助。

2 江西德兴铜矿动力厂35 kV谐振故障仿真实验

以德兴铜矿回水2站为例，系统开始运行在20 kV，0.3 s后给等效加冲击电压35 kV，系统迅速振荡到50 kV，在1 s后切除冲击电压，系统电压幅值超过30 kV，且负载系统不能恢复正常运行。仿真波形近似于锯齿波形，在横坐标1 s处系统进入稳定振荡。线路在母线接地电容C=1e-6 F时35 kV线路的三相电压波形为正常的正弦波形，电压幅值为28 kV。当在0.5 s处将母线接地电容人为更改为C=2e-5F时，线路上通过三相电压计得到的线路三相电压波形表示系统进入了稳定谐振，通过三相电压计得到的线路三相电压幅值为40 kV且系统不能恢复正常电压。

将后两种情况下的波形比较可以得出：在提高线路对地电容值后，线路相电压将由2.8 kV升高到3.5～3.8 kV，并且进入了稳定振荡。

3 模糊专家系统的研发

模糊专家系统是在知识获取、知识表示和运用过程中全部或部分采用模糊技术来处理其不确定性的一类专家系统。也就是说，在传统专家系统处理解决问题的过程中，往往存在着许多概括性的、笼统的、含糊的表示事物状态的自然语言，以及具有不完善的专家知识模式。运用模糊技术来处理这类专家系统，并称其为模糊专家系统。

3.1 隶属函数的构建及模糊规则

电网谐振故障诱因较多，是一种或多种原因的组合。本模糊专家系统是将谐振故障发生时SCADA系统监测的电网各相电压，电压互感器的开口电压和电流值通过模糊理论的隶属函数计算隶属度为技术人员快速准确判断故障原因，解决故障恢复生产提供依据。当采集到实时数据后，根据实时数据的数值范围分别与模糊语言较高或较低相对应，再计算相应的隶属度。如：UA=28 kV，则电压高的隶属度为：