城市配电网预警方法研究综述

李新辉,王 晖,王 成,赵 亮

（1.国网四平供电公司,吉林 四平136000；2.长春工程学院 3.国网吉林省电力有限公司,长春 130000）

城市配电网预警方法研究综述

李新辉1,王 晖2,王 成1,赵 亮3

（1.国网四平供电公司,吉林 四平136000；2.长春工程学院 3.国网吉林省电力有限公司,长春 130000）

目前配电系统还是一个脆弱的系统，一旦发生大面积停电事故，后果是严重的，甚至是灾难性的。因此，为了防止大面积停电，提高电力系统的安全性和可靠性，有必要对城市配电网进行预警研究，本文对现有配电网预警方法的国内外研究现状和现有方法进行了分析研究，通过比较得出，采用神经网络算法对配电网进行预警分析具有高度的非线性与全局性等优点，将成为城市配电网预警的研究趋势。

配电网；预警方法；人工神经网络

0 前言

配电网是电网的一个重要组成部分。配电网直接面向用户，是保证安全、可靠、稳定、优质、高效的电力供应的关键环节。据统计，电力用户遭受的停电时间，80%～90%以上是由于配电系统原因造成的；电力系统损耗中约有一半产生在配电网。配电网结构复杂、覆盖面广、设备繁杂、电压等级多样、易受外界条件的影响，且配电系统投资巨大。此外，DER（分布式电源）接入的影响主要在配电网，与用户互动的着眼点也在配电网。要实现智能电网的整体建设目标，必须给予配电网足够的关注。目前，由于配电系统还是一个脆弱的系统[1]，其主要原因为：人为操作错误、元件故障、控制系统故障、通信系统故障、保护系统故障、系统不稳定、自然灾害和气候条件等因素，而这些脆弱性因素对配电网安全稳定运行构成了严重的威胁，一旦发生大面积的停电事故，后果将是非常严重的，甚至可能造成电网瘫痪的灾难。因此，配电网安全预警的研究有助于防止大面积停电，提高电力系统的安全性和可靠性，降低自然灾害对电网造成的损失。可见，研究城市配电网预警及相关实际技术问题具有重要的现实意义和应用背景。

1 配电网预警国内外研究现状

预警理论在电网中的应用主要是应用到输电网安全运行，在配电网上的应用很少，但是已有文献对配电网安全水平评估与输电网安全评估的区别进行了分析，并提出了的配电网安全性准则[2]。目前国内云南省在国电南瑞的OPEN-2000平台上开发成功并集成在EMS系统中，设计出了OPEN-2000EMS实时安全预警系统，该系统可监控线路的电流或功率是否超过静态稳定极限、电压考核点的电压越限情况等[3]；四川省电网实现了电网在线安全稳定预警及决策支持系统，该系统的本质是通过扫描预想故障集实现对电网的安全评估及辅助决策；江西省只是提出了电网安全生产预警及应急预案，还没有实质性的预警研究；江苏省研究出了电网安全稳定实时预警及协调防御系统，该系统主要解决特高压电网投运以及大区电网互联后的江苏电网安全稳定预警和控制，实现了从离线到在线、从人工调度到智能调度的发展。国外也有大量的智能电网的研究，其目的都是在节约能源的基础上保证电网的安全稳定运行。以上对电网的预警研究大部分是关于输电网络，且智能化程度不高，调度人员还是得面对海量的数据信息，一时难以做出决策。

2 研究方法

常用的预警研究方法有：失败树预警法、案例推理预警方法、.基于概率模式分类法、基于人工神经网络（ANN）的预警方法[4-6]。

2.1 失败树预警法

目前，由于失败树分析法比较直观，易于理解，并能对特定的问题产生实质性的指导，因此该方法已经被广泛的应用到预警领域。失败树预警方法是通过分析已经发生的失败事件的发生过程，并从中找出导致失败的具体的因素、路径以及控制条件，之后根据分析结果和失败路线建立失败树的逻辑结构模型。

2.2 案例推理预警方法

案例推理首先要建立一个案例库，当一个新案例出现时，要对该案例进行特征描述，之后根据描述的特征从案例库中检索相似的案例，并将其与旧案例进行对比分析来达到预警的目的。也就是说预警信息通过与案例库中信息进行相似检索分析达到预警的目的。根据它们之间的差异对旧案例进行调整.

2.3 基于概率模式分类法

基于概率模式分类法是从模式识别的角度对研究对象进行预警。该方法中把一个预警样本就称作一个预警模式，所有具有相同警度的预警样本组成一个预警模式集。该预警方法主要是将输入模式进行模式识别、分类的过程，也就是把新样本与已知类别的旧样本进行对比分析，从而确定新样本的模式类别。

2.4 基于人工神经网络（ANN）的预警方法

基于人工神经网络的预警方法在预警领域应用非常广泛。它的工作原理是通过把同一系列的样本输入和理想的输出作为训练的“样本”对一个人工神经网络进行训练，并根据一定的训练算法对网络进行足够的训练，使得人工神经网络能够找出在“解”中的隐含关系。用训练完的人工神经网络求解相同的问题，以达到预警目的。

3 预警方法的比较分析

失败树预警方法比较直观，易于理解，并能对特定的问题产生实质性的指导。但是对于很多目标对象的失败事件难有规律可寻，如企业倒闭，涉及经济、管理、政策、员工和领导原因引起的失败，所以对于目标对象较难建立失败树。案例推理预警方法的优点是具有记忆功能，不会重复这一问题的预警过程。案例推理预警方法对很多预警对象的知识表示还未能认识，还处于不断完善阶段。此种方法要想得到更广泛的应用还需要对理论进行更深入的探索和研究。基于概率模式分类方法一般应用于宏观经济的预警，该预警方法可以较快的将测试数据进行判别。但该方法的预警状态偏重于定量指标，继而忽视了定性指标，从而容易失去预警信息。基于人工神经网络的预测方法的优点有模糊性、高度的并行性、高度的非线性与全局性、良好的鲁棒容错性与联想记忆功能以及良好的自适应与自学习能力等。采用人工神经网络对配电网进行预警已经成为其发展趋势。

[1]徐精求.配电网抗灾变形分析及大面积断电快速恢复：[博士学位论文][D].西安：西安科技大学，2008：13-15.

[2]刘磊.城市电网安全预警与保障决策支持系统：[硕士学位论文] [D].浙江：浙江大学，2008:18-20.

[3]杨强，徐武祥，蔡葆锐等.云南电网安全预警监测系统的研究与应用[J].云南电力技术，2006(03)：15-16.

[4]王月，王涛.电网安全预警与应急体系建设[J].电力安全技术，2007(12)：28-30.

[5]田超，沈沉，孙英云.电力应急管理中的综合预测预警技术[J].清华大学学报，2009(43)：481-484.

[6]王红印，张明亮，孙素琴等.大电网安全可靠运行4级梯度预警预控方法[J].电力系统自动化，2008(10).