法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2017-10-13
授权
授权
2016-01-13
实质审查的生效 IPC(主分类):G01R27/02 申请日:20150902
实质审查的生效
2015-12-16
公开
公开
技术领域
本发明属于电力系统分析技术领域,特别是一种3/2接线方式变电站开关电阻在线 评估方法。
背景技术
在工程应用中,测量变电站开关电阻最常用的方法是直流电压降法和直流双臂电桥 法。直流电压降法是通过向开关通入100A以上的恒定大电流,测量开关两端的电压降, 根据欧姆定律计算出开关的接触电阻值。然而这种方法的弊端是长时间通过恒定大电流 容易使触头过度发热和加速氧化,从而引起接触电阻测量值的附加误差,而且通常使用 的大电流发生器体积和重量都比较大,不利于携带和现场测试使用。采用直流双臂电桥 法,即将开关设备接入直流双臂电桥中,调节变阻箱使电桥平衡,根据电路理论计算出 开关阻值。采用双臂电桥法,测量回路中通过的电流很微弱,无法消除触头上的氧化膜, 因此测量结果不够准确。
以上这些测量变电站中开关电阻的方法都是在离线的状态下测量的,目前吴仁泽在 《电工电气》发表的文章“一种3/2接线方式下的开关设备回路电阻评估方法研究”公 开了一种基于实时电流量测建立基尔霍夫方程组,通过解方程组求解变电站开关阻值的 方法。该方法需要从大量的电流数据中筛选工况,计算量比较大,而且建立方程的过程 中忽略了瞬时电流相位等误差,计算结果不够精确
由上可知,现有技术当中尚无一种准确地评估3/2接线方式变电站开关设备阻值的 方法。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种3/2接线方式变电站开关电阻在线评估方 法。
实现本发明目的的技术解决方案为:一种3/2接线方式变电站开关电阻在线评估方 法,包括以下步骤:
步骤1、构建3/2接线方式变电站的开关电阻不等式约束条件;
步骤2、建立开关电阻目标函数,得到3/2接线方式变电站开关电阻的最优规划模 型;
步骤3、采用遗传算法求解最优规划模型,得到变电站开关电阻的阻值。
本发明与现有技术相比,其显著优点为:1)本发明的方法能够在线评估3/2接线 方式变电站开关电阻,利用CRIO平台采集电流,硬件投入小;2)与求解方程组方法相 比,本方法无需筛选电流工况,计算量大大减少;3)使用本方法评估变电站开关电阻, 能够有效且实时的实现变电站开关设备的状态监测,为维护检修做好预期性准备,并对 变电站的安全运行保驾护航。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是3/2接线方式变电站线路图。
图2是CRIO平台结构图。
图3是西津渡变电站线路图。
图4是实施例的计算结果图。
具体实施方式
本发明的3/2接线方式变电站开关电阻在线评估方法是在CRIO平台上实现 的,CRIO平台如图2所示,包括控制器层和应用层。
控制器层由以下部分组成:
1)管理控制模块:实现整个系统的运行与控制,实现对下层各个应用模块的配置 与通讯;
2)数据存储模块:将采集板卡采集的模拟量及数字量信息进行处理并储存;
3)算法实现模块:实现随机规划功能,实现对开关电阻的在线评估功能。
4)结果展示模块:实现人机交互的功能,将计算结果展示出来。
应用层由以下部分组成:
1)时钟同步模块:实现多板卡、多路采集的时钟同步功能。保证采集数据的同步 性。
2)驱动模块:实现对采集板卡的控制功能,采集数据的上传。是数据交互的通道。
3)采集模块:由模拟量采集及IEC61850采集两类采集板卡组成,实现多路模拟 量与数字量的采集功能。
一种3/2接线方式变电站开关电阻在线评估方法,包括以下步骤:
步骤1、构建3/2接线方式变电站的开关电阻不等式约束条件;具体为:
步骤1-1、假设3/2接线方式变电站中,含有三个开关的支路有m条,含有两个开 关的支路有n条,在某一时刻下流过各个开关的瞬时电流为:i1,i2…i3m+2n,各个开关的 阻值为:R1,R2…R3m+2n,根据基尔霍夫电压定律建立变电站的开关电阻方程组:
式中,m、n均为正整数;
步骤1-2、由于瞬时电流i1,i2…i3m+2n之间存在相位差,因此将步骤1-1中变电站开 关电阻方程组的瞬时电流i1,i2…i3m+2n替换成电流的有效值I1,I2…I3m+2n,得到变电站开关 电阻的不等式方程组:
式中,αl(l=1,2,…,m+n-1)表示支路l和支路l+1两端电压差的上限值;
步骤1-3、根据变电站一天中测量的N组电流工况 构建变电站开关电阻的不等式约束条件:
上式中,表示变电站中在第j组电流工况下, 支路l和支路l+1两端电压差的上限值,其公式为:
K为支路电压系数,优选为0.5。
步骤2、建立开关电阻目标函数,得到3/2接线方式变电站开关电阻的最优规划模 型;具体为:
构建开关阻值目标函数,该目标函数为:
max(||[R1,R2,…,R3m+2n]T||∞)
式中,||||∞是无穷范数,代表R1,R2,R3…R3m+2n中阻值最大的开关电阻,上标T表示 转置;
综合步骤1中的不等式约束和上述目标函数,得到开关电阻最优规划模型:
max(||[R1,R2,…,R3m+2n]T||∞)
st:
步骤3、采用遗传算法求解最优规划模型,得到变电站开关电阻的阻值。具体为:
步骤3-1、产生群体规模为p的初始个体,p优选为20,具体为:
(1)从一天的N组工况中任意选出t组工况,t优选为5,不考虑瞬时电流相位差, 母线电压以及测量误差的情况下,满足下式:
(2)选取R1作为基准电阻,即R1=1,用最小二乘法拟合上式,得到无误差情况下 的一组解:在这组解的基础上产生p个初始个体,并令遗传次数k=0:
式中,下标q代表1~p个个体,rand是随机数,产生个体时,都需要代入不等式 约束条件中检验,如不满足条件则重新产生,直到有p个满足条件的个体为止;
步骤3-2、从p个个体中选择父代个体,具体为:
(1)计算每个个体的适应度fitscoreq(q=1,2,…,p),采用每个个体的最大分量作 为该个体的适应度,所用公式为:
(2)计算每个个体适应度所占的权重,采用累积计算,所用公式为:
(3)产生p个0~1之间的随机数,并按从小到大排列,记作r1,r2,…rp,用这p个 随机数产生p个父代个体,首先将r1依次与ω1~ωp比较,找出第一个大于r1的适应度个 体ωx,选择ωx对应的个体作为第一个父代个体,然后将r2依次与ωx~ωp比较,找出第 一个大于r2的适应度个体ωy,选择ωy对应的个体作为第二个父代个体,依次类推,直 到产生第p个父代个体;用这p个父代个体替换步骤3-1中的p个初始个体;
步骤3-3、执行交叉操作,具体为
设置交叉概率pc,优选为0.9,将步骤3-2中的p个父代个体按相邻两个个体分为 一组,一共分成p/2组;产生p/2个随机数r′1,r′2,…r′p/2对应于1~p/2组,将r′1,r′2,…r′p/2分 别与交叉概率pc比较,找出小于pc的组号id_pc,对第id_pc组进行交叉操作,交叉操作 的公式为:
将交叉操作得到的个体代入不等式约束条件中检验,如不满足条件则重新产生,直 到交叉操作得到的个体满足不等式约束条件为止,用交叉操作得到的个体替换步骤3-2 中对应的个体;
步骤3-4、执行变异操作,具体为:
设置变异概率pm,优选为0.1,产生p个0~1之间的随机数r″1,r″2,…r″p对应于p个个 体,将r″1,r″2,…r″p分别与变异概率pm比较,找出小于pm的个体id_pm,对第id_pm个个体 进行变异操作,变异操作的公式为:
将变异操作得到的个体代入不等式约束条件中检验,如不满足条件则重新产生,直 到变异操作得到的个体满足不等式约束条件为止,用变异操作得到的个体替换步骤3-3 中对应的个体;
步骤3-5、令k=k+1,若k≤gen,gen的取值优选为50,则执行步骤3-2,否则, 结束操作,此时群体中的第一个个体就是开关电阻的值。
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述:
本发明公开了一种3/2接线方式变电站开关电阻在线评估方法,利用CRIO平台上 的电流采集卡获取不同时刻开关电流,根据基尔霍夫电压定律建立开关电阻和电流的不 等式约束条件,并选取变电站中开关电阻的最大值作为目标函数,从而建立开关电阻的 最优规划模型。以采用3/2接线方式的西津渡变电站为例,具体实施步骤如下:
步骤1,建立西津渡变电站开关电阻的不等式约束条件。西津渡变电站(见图3) 中,含有三个开关的支路有1条,含有两个开关的支路有3条,各个开关的阻值为: R1,R2…R9,在不同时刻下采集的流过各个开关的电流信息如表1所示:
表1:西津渡变电站电流信息表
开关阻值满足以下不等式约束约束条件:
其中,的计算公式如下:
步骤2,建立开关电阻目标函数,得到3/2接线方式变电站开关电阻的最优规划模 型;
开关阻值的目标函数由下式确定:
max(||[R1,R2,…,R9]T||∞)
其最优规划模型为
max(||[R1,R2,…,R9]T||∞)
st:
步骤3、采用遗传算法求解最优规划模型,得到变电站开关电阻的阻值。
不考虑相角差,母线电压以及测量误差的情况下,这5组电流工况满足下式:
令R1=1,采用最小二乘拟合法拟合上述方程组,结果如表2所示:
表2:最小二乘拟合结果
产生20个初始个体,如表3所示:
表3:遗传算法20个初始个体
由这20个初始个体,按照前文所述方法,经过50次遗传进化后,20个个体的值 如表4所示:
表4:经过50次遗传进化后的20个个体
由上表可知,最优个体1就是所求的开关阻值,开关阻值如表5所示,计算结果 见图4.
表5:西津渡变电站开关阻值
由上可知,本发明的方法能够有效地计算3/2接线方式变电站开关电阻,且本方法 仅需变电站中的电流数据,硬件要求低。
机译: 多端子断路器单元;一种构造包含至少一个多端子断路器单元的主变电站的开关系统的方法;主变电站的开关系统
机译: 通过电子开关进行的电路布置,该电路布置是通过以下方式进行的:通过将终端电阻器连接至电话机,该电话机通过命令连接到包含连接线的电话交换机
机译: 一种在高土壤电阻率地区减小紧凑型高压变电站中地电位上升(GPR)和其他表面电势和地电阻的方法