一種基于四階龍格-庫塔和模擬退火的等值鹽密預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力絕緣子污穢預(yù)測領(lǐng)域，尤其涉及一種基于四階龍格-庫塔和模擬 退火的等值鹽密預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 絕緣子是一種能夠在架空輸電線路中起到重要作用的絕緣控件，國家電力系統(tǒng)中 的輸電線路和變電站等都裝有大量的絕緣子。由于我國大氣環(huán)境中污染物較多，絕緣子表 面會隨著時間的累積附著較多的污穢物。在不利氣象條件下（如霧、露、毛毛雨、溶雪等）， 逐漸濕潤的污穢物在電磁場作用下進(jìn)行強烈放電即污閃現(xiàn)象。電網(wǎng)污閃事故涉及范圍廣， 停電時間長，直接危及電網(wǎng)的運行安全。污閃事故數(shù)在電網(wǎng)事故總數(shù)中位居第2,僅次于雷 害事故數(shù)，但污閃事故造成的損失卻是雷害事故的10倍。自20世紀(jì)80年代以來的電網(wǎng)事 故調(diào)查表明，導(dǎo)致我國電網(wǎng)大面積停電的首要原因是污閃事故，占全部電網(wǎng)大面積停電原 因的60%以上。因此，減少、預(yù)防污閃事故的發(fā)生對于電網(wǎng)安全可靠運行具有十分重要的意 義。
[0003] 為了預(yù)防污閃事故的發(fā)生，業(yè)務(wù)運行中采取的主要方法有：增加爬電比距，采用新 型防污型絕緣子或使用防污涂料以及對絕緣子進(jìn)行定期清洗等。以上方法均需要耗費大量 人力資源或經(jīng)濟成本，此外為了保障電網(wǎng)正常運營，高電壓輸送線路的定期清掃還需遵循 整個電網(wǎng)停電檢修的計劃調(diào)度，無法做到針對電網(wǎng)污穢分布變化的實時動態(tài)估計。因此，研 宄絕緣子污穢累積規(guī)律、建立動態(tài)預(yù)測模型并根據(jù)預(yù)測結(jié)果進(jìn)行定點清掃對預(yù)防污閃事故 具有重要意義。
[0004] 針對絕緣子污穢的累積情況，國內(nèi)外已有了大量的研宄成果，其中，大部分研宄 采用統(tǒng)計分析方法，討論了不同的絕緣子類型、氣象條件、大氣污染等因素與等值鹽密度 (ESDD:equivalentsaltdepositdensity)之間的定性關(guān)系。
[0005] 對于絕緣子積污特性的動態(tài)規(guī)律已有相關(guān)研宄，目前已有經(jīng)典的等值鹽密度累計 規(guī)律公式，其經(jīng)驗公式如下：
[0006] ESDD=AX(l-KXexp(_t/t)) (1)
[0007] 其中，A為飽和等值鹽密度（mg/cm2)，與絕緣子的結(jié)構(gòu)型號和運行環(huán)境有關(guān)；K為 常數(shù)；t為積污時間；t為表征積污速率的常數(shù)。
[0008] 該模型假定積污速率為積污時間的函數(shù)，能準(zhǔn)確地預(yù)測外界環(huán)境不發(fā)生變化的情 況下，絕緣子污穢的累積量。其局限性在于忽略了污染程度變化對積污速率的影響，從而導(dǎo) 致該模型無法動態(tài)地修改參數(shù)，造成自然條件下的預(yù)測誤差急劇增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種基于四階龍格-庫塔和模擬退火的等值鹽 密預(yù)測方法，通過模型參數(shù)動態(tài)化和引入?yún)?shù)優(yōu)化算法的方式改進(jìn)了絕緣子等值鹽密度動 態(tài)累積模型。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)方案：一種基于四階龍格-庫塔和模擬退火的等值鹽密預(yù)測方法， 其特征在于，包括以下步驟：
[0011] (1)對經(jīng)典預(yù)測模型進(jìn)行參數(shù)動態(tài)化處理，得到以一階歐拉方程表示的離散化的 經(jīng)典預(yù)測模型；
[0012] (2)引入四階龍格一庫塔算法對步驟（1)得到的歐拉方程進(jìn)行高階求導(dǎo)迭代以抑 制歐拉模型的離散誤差；
[0013] (3)借助模擬退火算法對模型參數(shù)進(jìn)行全局最優(yōu)估計，從而實現(xiàn)高精度的等值鹽 密度預(yù)測模型。
[0014] 所述步驟⑴的經(jīng)典預(yù)測模型為
[0015] ESDD=AX(l-KXexp(_t/t)) (1)
[0016] 其中，ESDD為等值鹽密度（equivalentsaltdepositdensity)，A為飽和等值鹽 密度（mg/cm2)，與絕緣子的結(jié)構(gòu)型號和運行環(huán)境有關(guān)；K為常數(shù)；t為積污時間；t為表征積 污速率的常數(shù)；對ESDD進(jìn)行參數(shù)動態(tài)化處理的方法為切線型離散化處理；對ESDD進(jìn)行離 散化處理過程為：
[0017] 對式（1)進(jìn)行切線型離散化處理，可得式（2)如下：
[0018] Sk=A(1-exp(~k/1)) (2)
[0019] 采用k時刻的一階近似
【主權(quán)項】
1. 一種基于四階龍格-庫塔和模擬退火的等值鹽密預(yù)測方法，其特征在于，包括w下 步驟： (1) 對經(jīng)典預(yù)測模型進(jìn)行參數(shù)動態(tài)化處理，得到W-階歐拉方程表示的離散化的經(jīng)典 預(yù)測模型； (2) 引入四階龍格一庫塔算法對步驟（1)得到的歐拉方程進(jìn)行高階求導(dǎo)迭代W抑制歐 拉模型的離散誤差； (3) 借助模擬退火算法對模型參數(shù)進(jìn)行全局最優(yōu)估計，從而實現(xiàn)高精度的等值鹽密度 預(yù)測模型。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于四階龍格-庫塔和模擬退火的等值鹽密預(yù)測方法， 其特征在于；所述步驟（1)的經(jīng)典預(yù)測模型為 ES孤=AX (l-KXexp(-t/T )) (1) 其中，ES孤為等值鹽密度（equivalentsaltdepositdensity),A為飽和等值鹽密度(mg/cm2)，與絕緣子的結(jié)構(gòu)型號和運行環(huán)境有關(guān)；K為常數(shù)；t為積污時間；T為表征積污速 率的常數(shù)；對ESDD進(jìn)行參數(shù)動態(tài)化處理的方法為切線型離散化處理；對ESDD進(jìn)行離散化 處理過程為： 對式（1)進(jìn)行切線型離散化處理，可得式（2)如下： Sk= A(l-exp(-k/T )) (2) 采用k時刻的一階近似
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于四階龍格-庫塔和模擬退火的等值鹽密預(yù)測方法， 其特征在于；所述龍格一庫塔算法采用的步長均為一天。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于四階龍格-庫塔和模擬退火的等值鹽密預(yù)測方法，包括以下步驟：(1)對經(jīng)典預(yù)測模型進(jìn)行參數(shù)動態(tài)化處理，得到以一階歐拉方程表示的離散化的經(jīng)典預(yù)測模型；(2)引入四階龍格—庫塔算法對步驟(1)得到的歐拉方程進(jìn)行高階求導(dǎo)迭代以抑制歐拉模型的離散誤差；(3)借助模擬退火算法對模型參數(shù)進(jìn)行全局最優(yōu)估計，從而實現(xiàn)高精度的等值鹽密度預(yù)測模型，消除了經(jīng)典等值鹽密度累計規(guī)律公式在零時刻預(yù)測結(jié)果為負(fù)值的錯誤，避免了新誤差的帶入；有效的抑制了預(yù)測誤差，獲得更為精確的預(yù)測結(jié)果；解決非線性高階模型擬合的困難，提高擬合速度，快速獲取參數(shù)最優(yōu)估計值；解決了經(jīng)典預(yù)測模型參數(shù)固定的弊端，實現(xiàn)動態(tài)參數(shù)估計。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號】CN104850746
【申請?zhí)枴緾N201510266176
【發(fā)明人】熊宇, 阮羚, 黃俊杰, 陳孝明, 馬昕, 李晨, 張?zhí)旌?
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖北省電力公司電力科學(xué)研究院, 武漢大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月22日