[发明专利]一种基于四阶龙格‑库塔和模拟退火的等值盐密预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力绝缘子污秽预测领域，尤其涉及一种基于四阶龙格-库塔和模拟退火的等值盐密预测方法。

背景技术

绝缘子是一种能够在架空输电线路中起到重要作用的绝缘控件，国家电力系统中的输电线路和变电站等都装有大量的绝缘子。由于我国大气环境中污染物较多，绝缘子表面会随着时间的累积附着较多的污秽物。在不利气象条件下(如雾、露、毛毛雨、溶雪等)，逐渐湿润的污秽物在电磁场作用下进行强烈放电即污闪现象。电网污闪事故涉及范围广，停电时间长，直接危及电网的运行安全。污闪事故数在电网事故总数中位居第2，仅次于雷害事故数，但污闪事故造成的损失却是雷害事故的10倍。自20世纪80年代以来的电网事故调查表明，导致我国电网大面积停电的首要原因是污闪事故，占全部电网大面积停电原因的60％以上。因此，减少、预防污闪事故的发生对于电网安全可靠运行具有十分重要的意义。

为了预防污闪事故的发生，业务运行中采取的主要方法有：增加爬电比距，采用新型防污型绝缘子或使用防污涂料以及对绝缘子进行定期清洗等。以上方法均需要耗费大量人力资源或经济成本，此外为了保障电网正常运营，高电压输送线路的定期清扫还需遵循整个电网停电检修的计划调度，无法做到针对电网污秽分布变化的实时动态估计。因此，研究绝缘子污秽累积规律、建立动态预测模型并根据预测结果进行定点清扫对预防污闪事故具有重要意义。

针对绝缘子污秽的累积情况，国内外已有了大量的研究成果，其中，大部分研究采用统计分析方法，讨论了不同的绝缘子类型、气象条件、大气污染等因素与等值盐密度(ESDD:equivalent salt deposit density)之间的定性关系。

对于绝缘子积污特性的动态规律已有相关研究，目前已有经典的等值盐密度累计规律公式，其经验公式如下：

ESDD＝A×(1-K×exp(-t/t))(1)

其中，A为饱和等值盐密度(mg/cm²)，与绝缘子的结构型号和运行环境有关；K为常数；t为积污时间；τ为表征积污速率的常数。

该模型假定积污速率为积污时间的函数，能准确地预测外界环境不发生变化的情况下，绝缘子污秽的累积量。其局限性在于忽略了污染程度变化对积污速率的影响，从而导致该模型无法动态地修改参数，造成自然条件下的预测误差急剧增大。

发明内容

本发明根据现有技术的不足提供一种基于四阶龙格-库塔和模拟退火的等值盐密预测方法，通过模型参数动态化和引入参数优化算法的方式改进了绝缘子等值盐密度动态累积模型。

本发明的技术方案：一种基于四阶龙格-库塔和模拟退火的等值盐密预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对经典预测模型进行参数动态化处理，得到以一阶欧拉方程表示的离散化的经典预测模型；

(2)引入四阶龙格—库塔算法对步骤(1)得到的欧拉方程进行高阶求导迭代以抑制欧拉模型的离散误差；

(3)借助模拟退火算法对模型参数进行全局最优估计，从而实现高精度的等值盐密度预测模型。

所述步骤(1)的经典预测模型为

ESDD＝A×(1-K×exp(-t/t)) (1)

其中，ESDD为等值盐密度(equivalent salt deposit density)，A为饱和等值盐密度(mg/cm²)，与绝缘子的结构型号和运行环境有关；K为常数；t为积污时间；τ为表征积污速率的常数；对ESDD进行参数动态化处理的方法为切线型离散化处理；对ESDD进行离散化处理过程为：

对式(1)进行切线型离散化处理，可得式(2)如下：

S_k＝A(1-exp(-k/t)) (2)

采用k时刻的一阶近似

因此，k+1时刻ESDD可以表示为

所述龙格—库塔算法采用的步长均为一天。

本发明具有以下优点和积极效果：

(1)消除了经典等值盐密度累计规律公式在零时刻预测结果为负值的错误，避免了新误差的带入；

(2)有效的抑制了预测误差，获得更为精确的预测结果；

(3)解决非线性高阶模型拟合的困难，提高拟合速度，快速获取参数最优估计值；

(4)解决了经典预测模型参数固定的弊端，实现动态参数估计。

附图说明

图1是本发明动态参数优化方法流程图；

图2是本发明的可视化结果图。

具体实施方式