基于回声状态网络的架空输电线路最高温度预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统保护和控制技术领域，特别涉及一种应用于架空输电线路的 基于回声状态网络的线路最高温度预测方法。
【背景技术】
[0002] 架空输电线温度是导线焦耳吸热、从外界吸热及向外界散热的共同结果。目前采 用的导线的暂态热平衡方程如式（1)所示：
【主权项】
1. 一种基于回声状态网络的架空输电线路最高温度预测方法，其特征在于，该方法包 括W下步骤： 1) 基于回声状态网络对输电沿线最大温差ATm"(n)进行预测； 2) 基于回声状态网络对温升变化量A(n)进行预测； 3) 基于回声状态网络对温升变化量B(n)进行预测； 4) 根据步骤2)中得到的A(n)和步骤3)中得到的B(n)，结合当前时刻的采集的环境 温度数据T。，按照式（1)进行迭代，可预测变电站本地导线温度Thtai(n);
(1); W将步骤1)中预测的沿线最大温差ATm"(n)与步骤4)中预测的本地导线温度 Tiocai(n)相加，得到预巧。的沿线最高温度Tma? ; Tmax (n) = Tiocal (n) + A Tmax (n) 口）。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括W下步骤 11) 采集变电站本地一段时间内各时刻的导线温度数据，构成本地温度样本(1)， 了1。。。1 (2)，……，Ti。。。巧1)，R1为样本总数； 12) 从输电导线沿线测量点所得温度数据中选出该段时间内每一时刻的最高温度，构 建该段时间内沿线最高温度样本Tm"(l)，Tm"(2)，……，Tm"化1); 蝴用步骤。）中最高温度样本减去步骤11)中对应时刻的本地温度样本，得到该段时 间内沿线最大温差样本ATm"(l)，ATm"(2)，……，巧1); 14) 用步骤13)得到的沿线最大温差样本构建输入样本u(l)，u(2)，……，u(Sl)和输 出样本y (1)，y (2)，……，y (S2) ;S1为输入样本总数，S2为输出样本总数，S1 = S2 = R1/2 ; 其中输入样本第 il 个数据 U(il) = [ATmax(il)，ATmax(il+l)，……，A (i 1+S1 -1) ] 了，i 1 为1至SI间任一整数，输出样本第jl个数据y(jl) = [ AI_(jl+S^]T，jl为1至S2间 任一整数； 15) 用步骤14)的输入样本、输出样本对回声状态网络进行初始化、训练，利用已完成 训练的回声状态网络预测未来时刻n的沿线最大温差ATm"(n)。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括W下步骤： 21)采集变电站本地一段时间内各时刻的环境温度数据L化)、电流数据I化)、日照强 度数据A似； 2。根据采集的L似、I似、Q,似及导线参数Rd。。、a^、kj.、Qs、D，按式做计算温升 变化量A(k): A 似=I 化)2Rd。。[ a jkj 化似-20) +1] + a 兑化)D/mCp 做 式（3)中，为2〇°C时的直流电阻；a J为20°C时导线的温度电阻系数；kj.为集肤效 应的修正系数，对含铁质材料的导线取kj.= 1，对不含铁质材料的导线，取k j.= 1. 0123 ; a S 为导线对光照的吸收率，根据导线风化程度取值范围为0. 23?0. 95 ;D为导线直径，单位为 m;Tg(k)是环境温度第k时刻的采样数据，单位为°C ;1化）是电流第k时刻采样数据，单位 为A ;Qs化）是日照强度第k时刻采样数据，单位为W/m2;k为当前采样时刻编号； 23)用步骤22)中得到的温升变化量A(k)构建参数A的样本A(1)，A(2)，……，A^2)，
R2为样本总数； 24) 用步骤23)得到的参数A的样本构建输入样本u(l)，u(2)，……，u(S3)和输出样 本y (1)，y (2)，……，y (S4)。S3为输入样本总数，S4为输出样本总数，S3 = S4 = R2/2 ;其 中输入样本第 i2 个数据 11(蝴=[ATmax(i^，ATmax (12+1)，……，A (1 化S3-1) ] 了，i 2 为 1至S3间任一整数，输出样本第W个数据y (试=[A !_ (巧+S4) ] T，W为1至S4间任一 整数； 25) 用步骤24)的输入样本、输出样本对回声状态网络进行初始化、训练，利用已完成 训练的回声状态网络预测未来时刻n的沿线最大温差A(n)。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)具体包括W下步骤： 31)采集变电站本地一段时间内各时刻的导线温度数据T。化）； 3。根据步骤31)中的第k时刻的T。化)，步骤21)中的L似、A似及导线参数m、Cp， 按式（2)计算温升变化量B(k): B化）=虹Cp(Te(k)-T。化-1))/At-A 化)]/订。化)-Ta〇〇) (4) 式（4)中，m为导线单位质量，即密度，单位为kg/km;Cp是导线比热，单位为J/化g'K); At为采样间隔，单位为s;Tt(k)是导线温度第k时刻采样数据，单位为！：；!'。化-1)是导线 温度第k-1时刻采样数据，单位为°C ;L(k)是环境温度第k时刻采样数据，单位为°C ;A化） 是温升变化量；k为当前采样时刻编号；k-1是上一个采样时刻编号； 33) 用步骤32)中得到的B(k)构建参数B的样本B(l)，B(2)，……，6巧3)，R3为样 本总数； 34) 用步骤33)得到的参数B的样本构建输入样本u(l)，u(2)，……，u(S5)和输出样 本y(l)，y(2)，……，y(S6) ;S5为输入样本总数，S6为输出样本总数，55 = 56 = 1?3/2;其 中输入样本第 i3 个数据 11似）=[ATmax(i：3)，ATmax(13+1)，……，ATmax(i3+S5-l)]T，i3 为 1至S5间任一整数，输出样本第j3个数据y(j3) = [AI_(j3+S6)]T，j3为1至S6间任一 整数； 35) 用输入样本、输出样本对回声状态网络进行初始化、训练，利用已完成训练的回声 状态网络预测未来时刻n的沿线最大温差B (n)。
【专利摘要】本发明涉及基于回声状态网络的架空输电线路最高温度预测方法，属于电力系统输电线路继电保护领域，该方法包括：基于回声状态网络对输电沿线最大温差ΔTmax(n)进行预测；基于回声状态网络对温升变化量A(n)进行预测；基于回声状态网络对温升变化量B(n)进行预测；根据A(n)和B(n)，结合当前时刻的采集的环境温度数据Ta，进行迭代，预测变电站本地导线温度Tlocal(n)；将预测的沿线最大温差ΔTmax(n)与预测的本地导线温度Tlocal(n)相加，得到预测的沿线最高温度Tmax(n)；本发明尽可能挖掘了线路潜在载流能力，对导线温度进行预估并自适应调整保护动作时间，为调度和紧急控制系统采取措施消除过负荷争取更多时间。
【IPC分类】G06Q10-04, H02H7-26, G06Q50-06
【公开号】CN104598990
【申请号】CN201410827951
【发明人】董新洲, 曹润彬, 施慎行, 陈昕, 倪江, 雷傲宇
【申请人】清华大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月25日