架空输电线路的运行状态评估的数学模型的建立方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电力系统，具体涉及一种架空输电线路的运行状态评估的数学模 型的建立方法。
【背景技术】
[0002] 输电线路作为电网中极其重要的组成部分，其运行安全性和可靠性越来越受到电 力系统运行、管理和科研人员的重视。随着我们输电线路总长度和运输容量的不断增长，输 电线路巡视、检修等运行管理的难度也越来越大，所以寻求一种输电线路运行状态及运行 状态评估有效方法对输电线路安全可靠运行十分重要。目前已有很多学者在输电线路评估 领域进行了大量的研究。譬如提出了架空输电线路覆冰状态评估专家系统，基于Delphi法 和分层模糊的输电线路状态评价，这两种方法很大程度依赖与专家的主观意见，这就导致 最终的评估结果存在一定的偏差，只是单纯考虑主观，未将主观与可观联系在一起，过于片 面。针对目前超高压输电线路状态变量化评估方法较少，在数据不全的情况下，无法实时有 效的分析整个输电线路运行状况。
[0003] 针对以上问题，本发明提出一种基于小世界网络层与贝叶斯网络混合推荐网络的 架空输电线路的运行状态评估的数学模型的建立方法。根据建立的数学模型，利用小世界 网络的高聚类性与贝叶斯网络的基本理论分析输电线路的运行状态评估，避免的主观意 识，将主观与可观联系在一起，通过数学模型不仅能够实现对输电线路运行状态的有效预 测，同样能够分别观测不同输电线路的运行状况，能够快速解决问题，使得预测的输电线路 的运行状态更接近真实情况。
【发明内容】
[0004] 为了解决当先前架空输电线路运行状态及时监测，将主观与可观联系一起，减少 检测误差。本发明设计一种基于小世界网络层与贝叶斯网络混合推荐网络的架空输电线路 的运行状态评估的数学模型的建立方法。提供一种实现有效检测、准确性良好，将主观与客 观联系一起，减少检测误差，实现输电线路运行状态评估实时有效。
[0005] 本发明涉及架空输电线路的运行状态评估的数学模型的建立方法，架空输电线路 包括基础及防护设施、塔杆、导地线、绝缘子串、金具、防雷设施及接地装置、线路防护区、同 道环境8个单元。上述所述建立的数学模型为小世界网络层与贝叶斯网络混合推荐网络， 小世界网络层有若干个小世界网络组成。
[0006] 所述小世界网络模型是一类具有较短的平均路径长度，并具有较高聚类系数的网 络的总称，本发明所建立的小世界网络以输电线路的组成单元为节点，单元间有相互连接 关系连接在一起，根据单元间相互连接关系建立一个大社区，利用模块优化方法将大社区 划分成小集团，该小集团就形成了小世界网络，上述所述的大社区为整个架空输电线路，小 世界网络为组成该架空输电线路的各个输电支路，之所有利用优化方法将整个架空输电线 路分化成小世界网络，利用的小世界网络的高聚类性质，减少人为划分支路的误差，使得各 个输电支路模块化更准确，也便于检测与处理输电线路的问题。
[0007] 贝叶斯网络是一种不确定性知识表达与推理模型，推理原理基于贝叶斯概率理 论，推理过程实质上就是概率计算，即一个事件会不会发生取决与该事件在先验分布中已 经发生过的次数，设A 1, A2, ... An是两两互斥的事件，切先验概率P (A J彡0,另一个事件B总 是与A1, A2, ... An之一同时发生，其发生概率P (B IA k)已知，则贝叶斯计算后验概率为：
[0008]
【主权项】
1. 一种基于架空输电线路运行状态的评估的数学模型的建立方法，所述架空输电线包 括多个架空输电线路支路，其特征在于，所述方法是基于小世界网络模型层与贝叶斯网络 模型结合的基础上对各个架空输电线路支路的运行状态进行评估。
2. 根据权利要求1所述的方法，每个所述架空输电线路支路包括基础及防护设施、塔 杆、导地线、绝缘子串、金具、防雷设施及接地装置、线路防护区、通道环境8个单元，8个单 元对应不同的状态变量。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 步骤1、建立小世界网络层与贝叶斯网络联合推荐网络模型，小世界网络层是由若干个 小世界网络组成，小世界网络层为整个输电线路的单元连接关系，单个小世界网络代表某 一输电线路支路单元的连接关系；贝叶斯网络是基于贝叶斯网络概率模型确定节点间依赖 关系的概率及节点与节点间指向； 步骤2、根据步骤1建立的联合推荐网络模型，结合状态变量与单元的历史数据与实时 采集状态变量的数据确定输电线路支路中的单元的运行状态； 步骤3、根据步骤2确定的单元的运行状态，结合单元的历史数据，再利用贝叶斯网络 概率模型确定输电线路支路的运行状态概率，最后根据各个支路的运行状态概率情况分析 整个架空输电线路的运行情况。
4. 根据权利1或3所述的方法，其特征在于，所述小世界网络层建立包括以下步骤： I. 1):对组成架空输电线路的单元进行编号，共η个单元，aij= 1表示i单元与j单元 有依赖关系，无依赖关系则为0,将整个输电线路中的单元连接关系用矩阵AnXn表示，建 立一个大的架空输电线路连接网络； 1.2) :利用优化算法将步骤1.1)中建立的连接网络分化成若干个小世界网络，其中小 世界网络的个数是已知的，设为K。
5. 根据权利4所述的方法，其特征在于，所述步骤1. 2)中的优化算法的步骤为： 1. 2. 1):将整个输电线路中单元连接关系Anxn重新排列，排列关系以矩阵IT1M为模型； 1.2.2) :计算1.2. 1)得到的单元连接关系的矩阵IT1M的前K个最大特征向量 Vi, V2, . . . , Vk 1. 2. 3):以纵列Vl，v2, ...，Vk表示，建立新的单元连接关系矩阵T e RnxiS 1. 2. 4):利用K平均聚类方法将上述矩阵T的行列进行聚类分化，将矩阵T变成K个矩 阵表示C1, C2, ...，Ck;所述矩阵为我们需要的得到的小世界网络中单元之间依赖关系的矩 阵形式； 其中Anxn表示整个输电线路的连接关系的矩阵表示方法，D，中的IT1是Anxn的转置 矩阵，M是与Anxn有关联的； Cli为第i个节点的度，即为第i个节点的连接边数，
为整个架空输电线路的连接边数总和，S为nXK 的祀卩牛，共T Ak=丄定仕Ti好、1牌丁 V k，w则为0 乂为K次子网，Mij= A ij-Pij。
6. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述架空输电线路支路的不同运行状态 的概率为：
P (AiP为第j种单元处于第i种状态概率，P (Bi IAiP表示第j种单元处于第i种状态 对该输电线路支路的权重系数。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，8个单元运行状态的评分依据：Z /j、于等 于2为良好状态，小于等于4大于2为一般状态，小于等于8大于4为注意状态，小于等于 10大于8为不良状体；如果输电线路支路处于良好概率大于等于0. 85,不良状态概率为0， 称之为良好状态；如果处于良好在0. 8~0. 85,无不良状态，注意状态低于0. 05,称之为一 般；如果处于良好状状态在0. 75~0. 8,无不良状态，注意状态在0. 05~0. 1，称之为注意 状态；如果处于良好低于〇. 75,称之为不良状态。
8. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于： 状态变量根据劣化程度分为I、II、III、IV四个等级，分别对应2、4、8、10的扣分标准； 8个单元的运行状态分为良好、一般、注意、不良四种状态；架空输电线路支路的运行状态 分为良好、一般、注意、不良四种状态。
【专利摘要】本发明涉及一种电力系统，具体涉及一种架空输电线路的运行状态评估的数学模型的建立方法，为了解决当先前架空输电线路运行状态及时监测，将主观与可观联系一起，减少检测误差，设计一种基于小世界网络层与贝叶斯网络混合推荐网络的架空输电线路的运行状态评估的数学模型的建立方法，提供一种实现有效检测、准确性良好，将主观与客观联系一起，减少检测误差，实现输电线路运行状态评估实时有效。
【IPC分类】G06Q50-06
【公开号】CN104657914
【申请号】CN201510102038
【发明人】陈辅辉, 许德斌, 段尚琪, 吴让新, 胡昌斌, 黄双得, 王胜伟, 王宾, 周自更
【申请人】云南电网公司昆明供电局, 云南昶丰科技有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年3月9日