一种3/2接线方式变电站开关电阻在线评估方法
【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接线方式变电站开关电阻在 线评估方法。
【背景技术】
[0002] 在工程应用中，测量变电站开关电阻最常用的方法是直流电压降法和直流双臂电 桥法。直流电压降法是通过向开关通入100A以上的恒定大电流，测量开关两端的电压降， 根据欧姆定律计算出开关的接触电阻值。然而这种方法的弊端是长时间通过恒定大电流容 易使触头过度发热和加速氧化，从而引起接触电阻测量值的附加误差，而且通常使用的大 电流发生器体积和重量都比较大，不利于携带和现场测试使用。采用直流双臂电桥法，即将 开关设备接入直流双臂电桥中，调节变阻箱使电桥平衡，根据电路理论计算出开关阻值。采 用双臂电桥法，测量回路中通过的电流很微弱，无法消除触头上的氧化膜，因此测量结果不 够准确。
[0003] 以上这些测量变电站中开关电阻的方法都是在离线的状态下测量的，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 开了一种基于实时电流量测建立基尔霍夫方程组，通过解方程组求解变电站开关阻值的方 法。该方法需要从大量的电流数据中筛选工况，计算量比较大，而且建立方程的过程中忽略 了瞬时电流相位等误差，计算结果不够精确
[0004] 由上可知，现有技术当中尚无一种准确地评估3/2接线方式变电站开关设备阻值 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接线方式变电站开关电阻在线评估 方法。
[0006] 实现本发明目的的技术解决方案为：一种3/2接线方式变电站开关电阻在线评估 方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤1、构建3/2接线方式变电站的开关电阻不等式约束条件；
[0008] 步骤2、建立开关电阻目标函数，得到3/2接线方式变电站开关电阻的最优规划模 型；
[0009] 步骤3、采用遗传算法求解最优规划模型，得到变电站开关电阻的阻值。
[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 方式变电站开关电阻，利用CRIO平台采集电流，硬件投入小；2)与求解方程组方法相比，本 方法无需筛选电流工况，计算量大大减少；3)使用本方法评估变电站开关电阻，能够有效 且实时的实现变电站开关设备的状态监测，为维护检修做好预期性准备，并对变电站的安 全运行保驾护航。
[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接线方式变电站线路图。
[0013] 图2是CRIO平台结构图。
[0014] 图3是西津渡变电站线路图。
[0015] 图4是实施例的计算结果图。
【具体实施方式】
[0016] 本发明的3/2接线方式变电站开关电阻在线评估方法是在CRIO平台上实现 的，CRIO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] -种3/2接线方式变电站开关电阻在线评估方法，包括以下步骤：
[0027] 步骤1、构建3/2接线方式变电站的开关电阻不等式约束条件；具体为：
[0028] 步骤1-1、假设3/2接线方式变电站中，含有三个开关的支路有m条，含有两个开 关的支路有η条，在某一时刻下流过各个开关的瞬时电流为山，i 2-i3ni+2n，各个开关的阻值 为：RuRyR3l^2n，根据基尔霍夫电压定律建立变电站的开关电阻方程组：
[0029]
[0030] 式中，m、η均为正整数；
[0031] 步骤1-2、由于瞬时电流Ii1, ;[ 3|11+211之间存在相位差，因此将步骤1_1中变电站 开关电阻方程组的瞬时电流L i2··· i3ni+2n替换成电流的有效值I U Ι2··· Ι3ηι+2η，得到变电站开 关电阻的不等式方程组：
[0032]
[0033] 式中，a = 1，2, "'111+11-1)表示支路1和支路1+1两端电压差的上限值；
[0034] 步骤1-3、根据变电站一天中测量的N组电流工况
，:构建变电站开关电阻的不等式约束条件：
[0035]
[0036] 上式中，α广（/ = 1,2…"H- "z -1 / =丨,2…Λ/)表示变电站中在第j组电流工况下， 支路1和支路1+1两端电压差的上限值，其公式为：
[0037]
[0038] K为支路电压系数，优选为0. 5。
[0039] 步骤2、建立开关电阻目标函数，得到3/2接线方式变电站开关电阻的最优规划模 型；具体为：
[0040] 构建开关阻值目标函数，该目标函数为：
[0041]
[0042] 式中，I I I 是无穷范数，代表R1, R2, R3…R3ni+2n中阻值最大的开关电阻，上标T表 示转置；
[0043] 综合步骤1中的不等式约束和上述目标函数，得到开关电阻最优规划模型：
[0044]
[0045] st： CN 105158569 A I兄明书 4/10 页
[0046]
[0047] 步骤3、采用遗传算法求解最优规划模型，得到变电站开关电阻的阻值。具体为：
[0048] 步骤3-1、产生群体规模为p的初始个体，p优选为20,具体为：
[0049] (1)从一天的N组工况中任意选出t组工况，t优选为5,不考虑瞬时电流相位差， 母线电压以及测量误差的情况下，满足下式：
[0050]
[0051] (2)选取R1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：戽，尾…爲_",，在这组解的基础上产生P个初始个体，并令遗传次数k = 0 :
[0052]
[0053] 式中，下标q代表1~p个个体，rand是随机数，产生个体时，都需要代入不等式 约束条件中检验，如不满足条件则重新产生，直到有P个满足条件的个体为止；
[0054] 步骤3-2、从p个个体中选择父代个体，具体为：
[0055] (1)计算每个个体的适应度fitscoreq (q = 1，2,…，p)，采用每个个体的最大分量 作为该个体的适应度，所用公式为：
[0056]
[0057] (2)计算每个个体适应度所占的权重，采用累积计算，所用公式为：
[0058]
[0059] (3)产生p个0~1之间的随机数，并按从小到大排列，记作!T1, r2, ···]>用这p个 随机数产生P个父代个体，首先将A依次与ω ω p比较，找出第一个大于ri的适应度个 体ωχ，选择ω χ对应的个体作为第一个父代个体，然后将1~2依次与ω χ~ω p比较，找出第 一个大于1"2的适应度个体ω y，选择coy对应的个体作为第二个父代个体，依次类推，直到产 生第P个父代个体；用这P个父代个体替换步骤3-1中的p个初始个体；
[0060] 步骤3-3、执行交叉操作，具体为
[0061] 设置交叉概率p。，优选为0. 9,将步骤3-2中的p个父代个体按相邻两个个体分 为一组，一共分成p/2组；产生p/2个随机数沪i，沪2，…沪p/2对应于1~p/2组，将 r' 2，···ι^ p/2分别与交叉概率p。比较，找出小于p。的组号id_p。，对第id_p。组进行 交叉操作，交叉操作的公式为：
[0062]
[0063] 将交叉操作得到的个体代入不等式约束条件中检验，如不满足条件则重新产生， 直到交叉操作得到的个体满足不等式约束条件为止，用交叉操作得到的个体替换步骤3-2 中对应的个体；
[0064] 步骤3-4、执行变异操作，具体为：
[0065] 设置变异概率Pni，优选为0.1，产生p个0~1之间的随机数r" 1>r" 2，···Γ" p 对应于P个个体，将r" i，r" 2，…;r" p分别与变异概率？"1比较，找出小于pm的个体id_pm， 对第id_ Pni个个体进行变异操作，变异操作的公式为：
[0066]
[0067] 将变异操作得到的个体代入不等式约束条件中检验，如不满足条件则重新产生， 直到变异操作得到的个体满足不等式约束条件为止，用变异操作得到的个体替换步骤3-3 中对应的个体；
[0068] 步骤3-5、令k = k+Ι，若k < gen，gen的取值优选为50,则执行步骤3-2,否贝lj，结 束操作，此时群体中的第一个个体f，就是开关电阻的值。
[0069] 下