一种3/2接线方式开关站开关电阻随机规划评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统分析技术领域，特别是一种3/2接线方式开关站开关电阻随 机规划评估方法。
【背景技术】
[0002] 在工程应用中，测量开关电阻的方法主要分为离线测量和在线测量两种。离线测 量主要是对开关设备出厂时的电阻进行检测，常用的方法有直流电压降法、电解槽法、三次 谐波电流法以及使用超导体量子器件测量，这些方法对硬件设备的要求比较高，要求测量 设备有很高的精度，成本很大，最为重要的是离线测量需要将开关设备退出运行，不仅会影 响开关站的正常运行，而且退出运行的开关设备阻值也与正常运行状态下的开关阻值不 等。在线测量主要是利用红外传感器等装置测量开关设备周围的温度，根据温度判断开关 设备是否出现故障，这种方法只能发现严重故障的开关，受环境温度的影响很大。
[0003] 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"公开了一种通过条件数筛选方程组后求解3/2接线方式开关站开关设备阻 值的方法。该方法需要从大量的电流数据中筛选工况，计算量巨大，而且建立方程的过程中 没有考虑采用有效值代替瞬时值带来的误差，也没有考虑随机出现的错误电流数据和母线 压降。
[0004] 由上可知，现有技术当中尚无一种准确地评估3/2接线方式开关站开关设备阻值 的方法。
【发明内容】
[0005] 本发明所解决的技术问题在于提供一种3/2接线方式开关站开关电阻随机规划 评估方法。
[0006] 实现本发明目的的技术解决方案为：一种3/2接线方式开关站开关电阻随机规划 评估方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤1、根据基尔霍夫电压定律构建3/2接线方式开关站的开关电阻最优规划模 型；
[0008] 步骤2、把开关电阻的最优规划模型转变成随机规划模型；
[0009] 步骤3、采用粒子群算法求解随机规划模型，得到开关站开关电阻的阻值。
[0010] 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 方式开关站开关电阻，利用CRI0平台采集电流，硬件投入小；2)与最优规划模型相比，本方 法考虑了数据丢包以及测量误差，建立随机规划模型求解，更加接近真实值；3)使用本方 法评估开关站开关电阻，能够及时发现阻值过大的开关设备，有助于维护人员提前做好准 备检修和更换异常开关，有利于开关站的安全和稳定运行。
[0011] 下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
【附图说明】
[0012] 图1是3/2接线方式开关站线路图。
[0013] 图2是CRI0平台结构图。
[0014] 图3是西津渡开关站线路图。
[0015] 图4是计算结果图。
【具体实施方式】
[0016] 本发明的3/2接线方式开关站开关电阻随机规划评估方法是在CRI0平台上实现 的，CRI0平台如图2所示，包括控制器层和应用层。
[0017] 控制器层由以下部分组成：
[0018] 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；
[0019] 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；
[0020] 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。
[0021] 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。
[0022] 应用层由以下部分组成：
[0023] 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。
[0024] 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。
[0025] 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。
[0026] 本发明的一种3/2接线方式开关站开关电阻随机规划评估方法，包括以下步骤：
[0027] 步骤1、根据基尔霍夫电压定律构建3/2接线方式开关站的开关电阻最优规划模 型；具体为：
[0028] 步骤1-1、假设3/2接线方式开关站中，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山，i2-i3ni+2n，各个开关的阻值 为：RuRfRBh，根据基尔霍夫电压定律建立开关站的开关电阻方程组：
[0029]
[0030] 式中，m、n均为正整数；
[0031] 步骤1-2、由于瞬时电流Lifi3ni+2n之间存在相位差，因此将步骤1-1中开关站 开关电阻方程组的瞬时电流Li2-i3ni+2n替换成电流的有效值Ii，I2-I3ni+2n，得到开关站开 关电阻的不等式方程组： n..1
[0032]
[0033] 式中，a廣示支路1和支路1+1两端电压差的上限值，1 = 1，2, ;
[0034] 步骤1-3、根据开关站一天中测量的N组电流工况if…丨v)…/丨1，构 建开关站开关电阻的不等式方程组：
[0035]
[0036] 上式中，表示开关站中在第j组电流工况下，支路1和支路1 + 1两端电压差的 上限值，1 = 1，2…m+m-1j= 1，2〃N，其公式为：
[0037]
[0038] K为支路电压系数；K的取值优选为0? 5。
[0039] 步骤1-4、构建开关阻值的目标函数，该目标函数为：
[0040] max(| | [&，R2,…，R3m+2n]T | | ⑴）
[0041] 式中，| | | |"是无穷范数，代表1?1，1?2，1^"1?3|11+2"中阻值最大的开关电阻，上标1'表 示转置；
[0042] 步骤1-5、综合上述步骤，得到开关电阻最优规划模型：
[0043] max(| | [R"R2,…，R3m+2n]T | | ⑴）
[0044] st:
[0045]
[0046] 步骤2、把开关电阻的最优规划模型转变成随机规划模型；具体为：
[0047] 将步骤1-3中的开关站开关电阻的不等式方程组转变为概率约束方程：
[0048]
[0049] 式中，Pr{}是概率约束符号，表示满足开关站开关电阻的不等式约束的概率，0
[0050] 表示需要满足概率约束的最低值，优选为0. 75,PrtfO^，IV"R3ni+2n)}的公式如下：
[0051]
[0052] 式中，count代表满足开关站开关电阻的不等式方程组的工况数。综上，3/2接线 方式开关站开关电阻的随机规划模型为：
[0053] max(| | [R"R2,…，R3m+2n]T | | ⑴）
[0054] st:
[0055]
[0056] 步骤3、采用粒子群算法求解随机规划模型，得到开关站开关电阻的阻值。采用粒 子群算法求解随机规划模型为：
[0057] 步骤3-1、产生p个初始粒子，粒子个数p的取值优选为20,具体为：
[0058] (1)从一天的N组工况中任意选出t组工况，t的取值优选为5,不考虑相角差，母 线电压以及测量误差的情况下，满足下式：
[0059]
[0060] (2)选取札作为基准电阻，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：n__t+2:s，在这组解的基础上产生p个初始粒子：
[0061]
[0062] 式中，下标q代表1~p个粒子，rand是随机数，产生粒子时，都需要代入概率约 束方程检验，如不满足条件则重新产生，直到有P个满足条件的粒子为止；
[0063] 步骤3-2、计算每个粒子的适应度fitscoreq(q= 1，2,…，p)，采用每个粒子的最 大分量作为该粒子的适应度，所用公式为：
[0064]
[0065] 步骤3-3、确定初始的全局最优粒子gbest和个体最优粒子pbest,选取适应度最 大的一个粒子作为全局最优粒子，选取初始粒子作为每个粒子的局部最优粒子，所用公式 为：
[0066]
[0067]
[0068] 式中，下标max代表适应度fitscore最大的那个粒子的下标；
[0069] 步骤3-4、更新粒子的速度和位置，所用公式为：
[0070]
[0071] 式中，上标k代表迭代次数，从0开始，《代表惯件叔重，^和〇2是常数，rand是
1) 随机数。速度的初始彳』 对上式中得到的每〃 都带入概率约束方 程检验，如不满足条件则重新更新粒子的速度和位置，直到满足为止；惯性权重C0的取值 优选为〇. 8,cdPC2的取值均为2。
[0072] 步骤3-5、更新全局最优粒子gbest和个体最优粒子pbest，计算步骤3-4新产生 的p个粒子的适应度，选择适应度最大的粒子与gbest的适应度比较，若大于gbest，则用该
) 粒子替换gbest，否则不替换；再将新产生的p个粒」 分别与对应的pbestq的适 应度比较，如果