一種3/2接線方式開(kāi)關(guān)站開(kāi)關(guān)電阻隨機(jī)規(guī)劃評(píng)估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)分析技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種3/2接線方式開(kāi)關(guān)站開(kāi)關(guān)電阻隨 機(jī)規(guī)劃評(píng)估方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在工程應(yīng)用中，測(cè)量開(kāi)關(guān)電阻的方法主要分為離線測(cè)量和在線測(cè)量?jī)煞N。離線測(cè) 量主要是對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備出廠時(shí)的電阻進(jìn)行檢測(cè)，常用的方法有直流電壓降法、電解槽法、三次 諧波電流法以及使用超導(dǎo)體量子器件測(cè)量，這些方法對(duì)硬件設(shè)備的要求比較高，要求測(cè)量 設(shè)備有很高的精度，成本很大，最為重要的是離線測(cè)量需要將開(kāi)關(guān)設(shè)備退出運(yùn)行，不僅會(huì)影 響開(kāi)關(guān)站的正常運(yùn)行，而且退出運(yùn)行的開(kāi)關(guān)設(shè)備阻值也與正常運(yùn)行狀態(tài)下的開(kāi)關(guān)阻值不 等。在線測(cè)量主要是利用紅外傳感器等裝置測(cè)量開(kāi)關(guān)設(shè)備周圍的溫度，根據(jù)溫度判斷開(kāi)關(guān) 設(shè)備是否出現(xiàn)故障，這種方法只能發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重故障的開(kāi)關(guān)，受環(huán)境溫度的影響很大。
[0003] 目前吳仁澤在《電工電氣》發(fā)表的文章"一種3/2接線方式下的開(kāi)關(guān)設(shè)備回路電阻 評(píng)估方法研究"公開(kāi)了一種通過(guò)條件數(shù)篩選方程組后求解3/2接線方式開(kāi)關(guān)站開(kāi)關(guān)設(shè)備阻 值的方法。該方法需要從大量的電流數(shù)據(jù)中篩選工況，計(jì)算量巨大，而且建立方程的過(guò)程中 沒(méi)有考慮采用有效值代替瞬時(shí)值帶來(lái)的誤差，也沒(méi)有考慮隨機(jī)出現(xiàn)的錯(cuò)誤電流數(shù)據(jù)和母線 壓降。
[0004] 由上可知，現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中尚無(wú)一種準(zhǔn)確地評(píng)估3/2接線方式開(kāi)關(guān)站開(kāi)關(guān)設(shè)備阻值 的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種3/2接線方式開(kāi)關(guān)站開(kāi)關(guān)電阻隨機(jī)規(guī)劃 評(píng)估方法。
[0006] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種3/2接線方式開(kāi)關(guān)站開(kāi)關(guān)電阻隨機(jī)規(guī)劃 評(píng)估方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟1、根據(jù)基爾霍夫電壓定律構(gòu)建3/2接線方式開(kāi)關(guān)站的開(kāi)關(guān)電阻最優(yōu)規(guī)劃模 型；
[0008] 步驟2、把開(kāi)關(guān)電阻的最優(yōu)規(guī)劃模型轉(zhuǎn)變成隨機(jī)規(guī)劃模型；
[0009] 步驟3、采用粒子群算法求解隨機(jī)規(guī)劃模型，得到開(kāi)關(guān)站開(kāi)關(guān)電阻的阻值。
[0010] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：1)本發(fā)明的方法能夠在線評(píng)估3/2接線 方式開(kāi)關(guān)站開(kāi)關(guān)電阻，利用CRI0平臺(tái)采集電流，硬件投入?。?)與最優(yōu)規(guī)劃模型相比，本方 法考慮了數(shù)據(jù)丟包以及測(cè)量誤差，建立隨機(jī)規(guī)劃模型求解，更加接近真實(shí)值；3)使用本方 法評(píng)估開(kāi)關(guān)站開(kāi)關(guān)電阻，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)阻值過(guò)大的開(kāi)關(guān)設(shè)備，有助于維護(hù)人員提前做好準(zhǔn) 備檢修和更換異常開(kāi)關(guān)，有利于開(kāi)關(guān)站的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。
[0011] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是3/2接線方式開(kāi)關(guān)站線路圖。
[0013] 圖2是CRI0平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖。
[0014] 圖3是西津渡開(kāi)關(guān)站線路圖。
[0015] 圖4是計(jì)算結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 本發(fā)明的3/2接線方式開(kāi)關(guān)站開(kāi)關(guān)電阻隨機(jī)規(guī)劃評(píng)估方法是在CRI0平臺(tái)上實(shí)現(xiàn) 的，CRI0平臺(tái)如圖2所示，包括控制器層和應(yīng)用層。
[0017] 控制器層由以下部分組成：
[0018] 1)管理控制模塊：實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行與控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)下層各個(gè)應(yīng)用模塊的配置 與通訊；
[0019] 2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊：將采集板卡采集的模擬量及數(shù)字量信息進(jìn)行處理并儲(chǔ)存；
[0020] 3)算法實(shí)現(xiàn)模塊：實(shí)現(xiàn)隨機(jī)規(guī)劃功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)電阻的在線評(píng)估功能。
[0021] 4)結(jié)果展示模塊：實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的功能，將計(jì)算結(jié)果展示出來(lái)。
[0022] 應(yīng)用層由以下部分組成：
[0023] 1)時(shí)鐘同步模塊：實(shí)現(xiàn)多板卡、多路采集的時(shí)鐘同步功能。保證采集數(shù)據(jù)的同步 性。
[0024] 2)驅(qū)動(dòng)模塊：實(shí)現(xiàn)對(duì)采集板卡的控制功能，采集數(shù)據(jù)的上傳。是數(shù)據(jù)交互的通道。
[0025] 3)采集模塊：由模擬量采集及IEC61850采集兩類采集板卡組成，實(shí)現(xiàn)多路模擬量 與數(shù)字量的采集功能。
[0026] 本發(fā)明的一種3/2接線方式開(kāi)關(guān)站開(kāi)關(guān)電阻隨機(jī)規(guī)劃評(píng)估方法，包括以下步驟：
[0027] 步驟1、根據(jù)基爾霍夫電壓定律構(gòu)建3/2接線方式開(kāi)關(guān)站的開(kāi)關(guān)電阻最優(yōu)規(guī)劃模 型；具體為：
[0028] 步驟1-1、假設(shè)3/2接線方式開(kāi)關(guān)站中，含有三個(gè)開(kāi)關(guān)的支路有m條，含有兩個(gè)開(kāi) 關(guān)的支路有n條，在某一時(shí)刻下流過(guò)各個(gè)開(kāi)關(guān)的瞬時(shí)電流為山，i2-i3ni+2n，各個(gè)開(kāi)關(guān)的阻值 為：RuRfRBh，根據(jù)基爾霍夫電壓定律建立開(kāi)關(guān)站的開(kāi)關(guān)電阻方程組：
[0029]
[0030] 式中，m、n均為正整數(shù)；
[0031] 步驟1-2、由于瞬時(shí)電流Lifi3ni+2n之間存在相位差，因此將步驟1-1中開(kāi)關(guān)站 開(kāi)關(guān)電阻方程組的瞬時(shí)電流Li2-i3ni+2n替換成電流的有效值Ii，I2-I3ni+2n，得到開(kāi)關(guān)站開(kāi) 關(guān)電阻的不等式方程組： n..1
[0032]
[0033] 式中，a廣示支路1和支路1+1兩端電壓差的上限值，1 = 1，2, ;
[0034] 步驟1-3、根據(jù)開(kāi)關(guān)站一天中測(cè)量的N組電流工況if…丨v)…/丨1，構(gòu) 建開(kāi)關(guān)站開(kāi)關(guān)電阻的不等式方程組：
[0035]
[0036] 上式中，表示開(kāi)關(guān)站中在第j組電流工況下，支路1和支路1 + 1兩端電壓差的 上限值，1 = 1，2…m+m-1j= 1，2〃N，其公式為：
[0037]
[0038] K為支路電壓系數(shù)；K的取值優(yōu)選為0? 5。
[0039] 步驟1-4、構(gòu)建開(kāi)關(guān)阻值的目標(biāo)函數(shù)，該目標(biāo)函數(shù)為：
[0040] max(| | [&，R2,…，R3m+2n]T | | ⑴）
[0041] 式中，| | | |"是無(wú)窮范數(shù)，代表1?1，1?2，1^"1?3|11+2"中阻值最大的開(kāi)關(guān)電阻，上標(biāo)1'表 示轉(zhuǎn)置；
[0042] 步驟1-5、綜合上述步驟，得到開(kāi)關(guān)電阻最優(yōu)規(guī)劃模型：
[0043] max(| | [R"R2,…，R3m+2n]T | | ⑴）
[0044] st:
[0045]
[0046] 步驟2、把開(kāi)關(guān)電阻的最優(yōu)規(guī)劃模型轉(zhuǎn)變成隨機(jī)規(guī)劃模型；具體為：
[0047] 將步驟1-3中的開(kāi)關(guān)站開(kāi)關(guān)電阻的不等式方程組轉(zhuǎn)變?yōu)楦怕始s束方程：
[0048]
[0049] 式中，Pr{}是概率約束符號(hào)，表示滿足開(kāi)關(guān)站開(kāi)關(guān)電阻的不等式約束的概率，0
[0050] 表示需要滿足概率約束的最低值，優(yōu)選為0. 75,PrtfO^，IV"R3ni+2n)}的公式如下：
[0051]
[0052] 式中，count代表滿足開(kāi)關(guān)站開(kāi)關(guān)電阻的不等式方程組的工況數(shù)。綜上，3/2接線 方式開(kāi)關(guān)站開(kāi)關(guān)電阻的隨機(jī)規(guī)劃模型為：
[0053] max(| | [R"R2,…，R3m+2n]T | | ⑴）
[0054] st:
[0055]
[0056] 步驟3、采用粒子群算法求解隨機(jī)規(guī)劃模型，得到開(kāi)關(guān)站開(kāi)關(guān)電阻的阻值。采用粒 子群算法求解隨機(jī)規(guī)劃模型為：
[0057] 步驟3-1、產(chǎn)生p個(gè)初始粒子，粒子個(gè)數(shù)p的取值優(yōu)選為20,具體為：
[0058] (1)從一天的N組工況中任意選出t組工況，t的取值優(yōu)選為5,不考慮相角差，母 線電壓以及測(cè)量誤差的情況下，滿足下式：
[0059]
[0060] (2)選取札作為基準(zhǔn)電阻，即R1= 1，用最小二乘法擬合上式，得到無(wú)誤差情況下 的一組解：n__t+2:s，在這組解的基礎(chǔ)上產(chǎn)生p個(gè)初始粒子：
[0061]
[0062] 式中，下標(biāo)q代表1~p個(gè)粒子，rand是隨機(jī)數(shù)，產(chǎn)生粒子時(shí)，都需要代入概率約 束方程檢驗(yàn)，如不滿足條件則重新產(chǎn)生，直到有P個(gè)滿足條件的粒子為止；
[0063] 步驟3-2、計(jì)算每個(gè)粒子的適應(yīng)度f(wàn)itscoreq(q= 1，2,…，p)，采用每個(gè)粒子的最 大分量作為該粒子的適應(yīng)度，所用公式為：
[0064]

[0065] 步驟3-3、確定初始的全局最優(yōu)粒子gbest和個(gè)體最優(yōu)粒子pbest,選取適應(yīng)度最 大的一個(gè)粒子作為全局最優(yōu)粒子，選取初始粒子作為每個(gè)粒子的局部最優(yōu)粒子，所用公式 為：
[0066]
[0067]
[0068] 式中，下標(biāo)max代表適應(yīng)度f(wàn)itscore最大的那個(gè)粒子的下標(biāo)；
[0069] 步驟3-4、更新粒子的速度和位置，所用公式為：
[0070]

[0071] 式中，上標(biāo)k代表迭代次數(shù)，從0開(kāi)始，《代表慣件叔重，^和〇2是常數(shù)，rand是
1) 隨機(jī)數(shù)。速度的初始彳』 對(duì)上式中得到的每〃 都帶入概率約束方 程檢驗(yàn)，如不滿足條件則重新更新粒子的速度和位置，直到滿足為止；慣性權(quán)重C0的取值 優(yōu)選為〇. 8,cdPC2的取值均為2。
[0072] 步驟3-5、更新全局最優(yōu)粒子gbest和個(gè)體最優(yōu)粒子pbest，計(jì)算步驟3-4新產(chǎn)生 的p個(gè)粒子的適應(yīng)度，選擇適應(yīng)度最大的粒子與gbest的適應(yīng)度比較，若大于gbest，則用該
) 粒子替換gbest，否則不替換；再將新產(chǎn)生的p個(gè)?！?分別與對(duì)應(yīng)的pbestq的適 應(yīng)度比較，如果