基于濾波和支持向量機(jī)的電力線路覆冰評(píng)估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)，特別是涉及一種基于濾波和支持向量機(jī)的電力線路覆冰評(píng)估方法的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]冰雪災(zāi)害嚴(yán)重威脅著電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，輕則會(huì)導(dǎo)致絕緣子串冰閃跳閘、相間閃絡(luò)跳閘等可恢復(fù)供電周期較短的事故，重則會(huì)導(dǎo)致桿塔傾斜甚至倒塌、線路金具嚴(yán)重?fù)p壞等可恢復(fù)供電周期較長的事故。冰雪災(zāi)害在給電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來危難的同時(shí)，也給人民生活帶來了不便，給國家經(jīng)濟(jì)帶來了損失。
[0003]目前，國內(nèi)外已開展關(guān)于冰雪氣象條件下架空線路受力特性和電網(wǎng)穩(wěn)定性等方面的研究，
[0004]國內(nèi)外已展開此類研究，比如Brostrom等人根據(jù)氣象參數(shù)信息建立了線路的脆弱模型以及相應(yīng)的臨界荷載曲線；又如Tom等人建立了電力系統(tǒng)覆冰風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，以架空線路的覆冰參數(shù)為輸入量，評(píng)估了線路斷線、桿塔倒塌與電網(wǎng)輸電系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的情況；又如西安交大、長沙理工大學(xué)等中國高校也有在故障預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上識(shí)別極度寒冷的冰雪氣候條件下電網(wǎng)覆冰閃絡(luò)以及跳閘的故障狀態(tài)的方法；又如日本Koichi Nara等人建立了高電壓架空線路的防覆冰信息融合專家系統(tǒng)，對(duì)架空線路狀態(tài)作出判斷。
[0005]但是，由于輸電線路覆冰受氣象因素影響較大，尤其是環(huán)境溫度和相對(duì)濕度對(duì)覆冰形成有決定性的影響，因此線路覆冰狀態(tài)既具有不確定性，又有多因素影響的特點(diǎn)，而目前對(duì)于線路覆冰狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)方法存在著評(píng)估準(zhǔn)確性低的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種評(píng)估準(zhǔn)確性高的基于濾波和支持向量機(jī)的電力線路覆冰評(píng)估方法。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的一種基于濾波和支持向量機(jī)的電力線路覆冰評(píng)估方法，其特征在于，具體步驟如下:
[0008]I)設(shè)定一個(gè)覆冰評(píng)估時(shí)間段，利用傳感器檢測(cè)輸電線路在覆冰評(píng)估時(shí)間段內(nèi)的線路拉力K，線路傾角Θ，線路環(huán)境風(fēng)速V，線路環(huán)境大氣壓強(qiáng)P ;
[0009]2)對(duì)步驟I所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行卡爾曼濾波；
[0010]3)對(duì)卡爾曼濾波后的數(shù)據(jù)分組進(jìn)行中值濾波；
[0011 ] 4)對(duì)中值濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行均值濾波；
[0012]5)根據(jù)步驟4的濾波數(shù)據(jù)，計(jì)算出輸電線路在覆冰評(píng)估時(shí)間段內(nèi)的環(huán)境溫度差A(yù) T、覆冰持續(xù)時(shí)間F、等效覆冰厚度H ;
[0013]6)利用SVM對(duì)環(huán)境溫度差Δ T、覆冰持續(xù)時(shí)間F、等效覆冰厚度H進(jìn)行最優(yōu)超平面訓(xùn)練，從而得出輸電線路的線路覆冰概率，再根據(jù)得出的線路覆冰概率進(jìn)行判斷；
[0014]如果線路覆冰概率為0，則判定輸電線路無覆冰，如果線路覆冰概率為1，則判定輸電線路有覆冰。
[0015]進(jìn)一步的，所述步驟6中，SVM采用的最優(yōu)超平面訓(xùn)練的判斷函數(shù)是Sgn函數(shù)。
[0016]本發(fā)明提供的基于濾波和支持向量機(jī)的電力線路覆冰評(píng)估方法，綜合考慮等效覆冰厚度、微氣象參數(shù)、覆冰持續(xù)時(shí)間等多個(gè)因素，采用卡爾曼濾波、中值濾波、均值濾波及SVM融合線路覆冰特征值來判斷輸出線路是否有覆冰狀態(tài)，能夠準(zhǔn)確評(píng)估線路的覆冰狀態(tài)，從而獲得對(duì)發(fā)生事件更加客觀而準(zhǔn)確的描述與評(píng)估，并對(duì)未來態(tài)勢(shì)的發(fā)展方向做出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的基于濾波和支持向量機(jī)的電力線路覆冰評(píng)估方法中所采用的SVM的原理圖；
[0018]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的基于濾波和支持向量機(jī)的電力線路覆冰評(píng)估方法中所采用的SVM的最優(yōu)超平面訓(xùn)練原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合【附圖說明】對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實(shí)施例并不用于限制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明中的頓號(hào)均表示和的關(guān)系。
[0020]本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種基于濾波和支持向量機(jī)的電力線路覆冰評(píng)估方法，其特征在于，具體步驟如下:
[0021]I)設(shè)定一個(gè)覆冰評(píng)估時(shí)間段，利用傳感器檢測(cè)輸電線路在覆冰評(píng)估時(shí)間段內(nèi)的線路拉力K，線路傾角Θ，線路環(huán)境風(fēng)速V，線路環(huán)境大氣壓強(qiáng)P ;
[0022]2)對(duì)步驟I所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行卡爾曼濾波(卡爾曼濾波方法為現(xiàn)有技術(shù));
[0023]3)對(duì)卡爾曼濾波后的數(shù)據(jù)分組進(jìn)行中值濾波(中值濾波方法為現(xiàn)有技術(shù));
[0024]4)對(duì)中值濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行均值濾波(均值濾波方法為現(xiàn)有技術(shù));
[0025]5)根據(jù)步驟4的濾波數(shù)據(jù)，計(jì)算出輸電線路在覆冰評(píng)估時(shí)間段內(nèi)的環(huán)境溫度差A(yù) T、覆冰持續(xù)時(shí)間F、等效覆冰厚度H ;
[0026]環(huán)境溫度差△ T是指覆冰評(píng)估時(shí)間段內(nèi)的最高溫度與最低溫度的差值；
[0027]6)利用SVM(支持向量機(jī))對(duì)環(huán)境溫度差ΔΤ、覆冰持續(xù)時(shí)間F、等效覆冰厚度H進(jìn)行最優(yōu)超平面訓(xùn)練，從而得出輸電線路的線路覆冰概率，再根據(jù)得出的線路覆冰概率進(jìn)行判斷；
[0028]如果線路覆冰概率為0，則判定輸電線路無覆冰，如果線路覆冰概率為1，則判定輸電線路有覆冰；
[0029]其中，SVM采用的最優(yōu)超平面訓(xùn)練的判斷函數(shù)是Sgn函數(shù)；
[0030]如圖1所示，SVM以環(huán)境溫度差ΔΤ、覆冰持續(xù)時(shí)間F、等效覆冰厚度H為輸入信號(hào)，經(jīng)SVM訓(xùn)練后的輸出信號(hào)為y，當(dāng)y為O時(shí)表示線路無覆冰，當(dāng)y為I時(shí)表示線路有覆冰狀態(tài)；
[0031]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的輸電線路覆冰狀態(tài)評(píng)估方法中所采用的SVM的訓(xùn)練圖，圖2中的虛線部分為最優(yōu)超平面，實(shí)線部分為支持向量最大間隔。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于濾波和支持向量機(jī)的電力線路覆冰評(píng)估方法，其特征在于，具體步驟如下: 1)設(shè)定一個(gè)覆冰評(píng)估時(shí)間段，利用傳感器檢測(cè)輸電線路在覆冰評(píng)估時(shí)間段內(nèi)的線路拉力K，線路傾角Θ，線路環(huán)境風(fēng)速V，線路環(huán)境大氣壓強(qiáng)P ; 2)對(duì)步驟I所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行卡爾曼濾波； 3)對(duì)卡爾曼濾波后的數(shù)據(jù)分組進(jìn)行中值濾波； 4)對(duì)中值濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行均值濾波； 5)根據(jù)步驟4的濾波數(shù)據(jù)，計(jì)算出輸電線路在覆冰評(píng)估時(shí)間段內(nèi)的環(huán)境溫度差A(yù)T、覆冰持續(xù)時(shí)間F、等效覆冰厚度H ; 6)利用SVM對(duì)環(huán)境溫度差A(yù)T、覆冰持續(xù)時(shí)間F、等效覆冰厚度H進(jìn)行最優(yōu)超平面訓(xùn)練，從而得出輸電線路的線路覆冰概率，再根據(jù)得出的線路覆冰概率進(jìn)行判斷； 如果線路覆冰概率為O，則判定輸電線路無覆冰，如果線路覆冰概率為1，則判定輸電線路有覆冰。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于濾波和支持向量機(jī)的電力線路覆冰評(píng)估方法，其特征在于:所述步驟6中，SVM采用的最優(yōu)超平面訓(xùn)練的判斷函數(shù)是Sgn函數(shù)。
【專利摘要】一種基于濾波和支持向量機(jī)的電力線路覆冰評(píng)估方法，涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，所解決的是評(píng)估輸電線路的技術(shù)問題。該方法先檢測(cè)輸電線路在覆冰評(píng)估時(shí)間段內(nèi)的線路拉力、線路傾角、線路環(huán)境風(fēng)速、線路環(huán)境大氣壓強(qiáng)；再對(duì)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)依次進(jìn)行卡爾曼濾波、中值濾波、均值濾波；再根據(jù)濾波數(shù)據(jù)計(jì)算出輸電線路在覆冰評(píng)估時(shí)間段內(nèi)的環(huán)境溫度差、覆冰持續(xù)時(shí)間、等效覆冰厚度；然后再利用SVM對(duì)環(huán)境溫度差、覆冰持續(xù)時(shí)間、等效覆冰厚度進(jìn)行最優(yōu)超平面訓(xùn)練，從而得出輸電線路的線路覆冰概率，再根據(jù)得出的線路覆冰概率進(jìn)行判斷線路覆冰狀態(tài)。本發(fā)明提供的方法，適用于評(píng)估輸電線路覆冰狀態(tài)。
【IPC分類】G06Q50/06
【公開號(hào)】CN105160599
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510593023
【發(fā)明人】余鯤, 楊俊杰, 王青磊, 宋濤, 任堂正, 譚志強(qiáng), 鄧集瀚, 黃毅, 黃羹墻, 趙勤學(xué)
【申請(qǐng)人】上海電力學(xué)院
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年9月17日