CN102033982B - 基于模糊逻辑的覆冰输电线路状态评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于模糊逻辑的覆冰输电线路状态评估方法，包括以下步骤：S1、以导线、地线和杆塔为对象，根据监测参数，从机械性能和电气外绝缘性能两方面确定并计算具体评估内容的特征量；S2、确定模糊逻辑推理系统及其输入特征量和输出量，设计隶属度函数；S3、建立模糊逻辑推理系统，设计模糊规则，推理出机械性能和电气性能状态模糊结果；S4、对步骤S3的模糊结果采用质心反模糊化法解模糊，按照最大隶属度原则取隶属度最大的模糊子集输出，得到状态评估结果。本发明具有评估内容全面、计算方式科学、准确率高、有效防止输电线路故障等优点。

Description

基于模糊逻辑的覆冰输电线路状态评估方法

技术领域

本发明涉及电力领域中的架空输电线路覆冰在线监测技术领域，特别涉及一种基于模糊逻辑的覆冰输电线路状态评估方法。

背景技术

我国是世界上输电线路覆冰严重的国家之一。严重覆冰和积雪会导致输电线路机械和电气性能急剧下降，引起绝缘子闪络、线路跳闸、断线、倒塔、导线舞动和通信中断等事故。2008年初，我国南方部分省份遭受了80年以来最为严重的冰冻雨雪凝冻灾害，冰闪频发，线路跳闸、断线和倒塔等事故普遍，给南方地区电力系统的安全稳定运行和电力供应带来极大的影响和威胁。

输电线路覆冰在线监测技术已成为国内外研究的热点，我国南方电网及其管辖的广东、广西、云南和贵州省网，国家电网及其管辖的华中、华北、山西、湖南和福建等地区电网已建立了输电线路覆冰状态监测系统。输电线路覆冰监测系统一般由监测终端、通信网络和主站组成。监测终端对绝缘子串悬挂点拉力或线夹出口处导线倾角、绝缘子串倾斜角和风偏角实时监测，通信网络将监测数据上传至主站，主站后台软件根据力学计算模型，计算出等效覆冰厚度，当等效覆冰厚度接近设计冰厚时报警。等效覆冰厚度的准确性依赖于传感器和计算模型，单纯依靠等效覆冰厚度报警，还无法全面指导输电线路的安全运行。只有研究监测量与故障之间的关系，评估覆冰对线路机械和电气性能等综合状态的危害，才能充分发挥其安全指导作用。

目前，已有的覆冰输电线路预警方法从线路破坏的角度进行预警，主要有以下不足：1、仅关心导线破坏，实际上由于架空地线无电流流过，其覆冰量大于导线，因此在导线破坏前地线及其支架已遭到破坏；2、没有考虑水平荷载过载情况，也没有考虑几个方向荷载综合作用的情况，当导线覆密度小的雪时，虽然其等效覆冰厚度未达设计厚度，但其实际厚度远超设计厚度，在一定风速作用下很可能水平荷载过载；3、过荷载的计算基于等效覆冰厚度不尽合理，一般从输电线路状态方程出发获得等效覆冰厚度，再以此计算导线荷载，而状态方程的前提是线路荷载分布均匀，在高差较大或档距相差较大情况下形成的导线不均匀覆冰下不宜用状态方程，因此覆冰厚度计算值存在较大误差，预警结果与实际有较大出入；4、导线不平衡张力的计算也基于等效覆冰厚度计算，因此结果也与实际有较大出入；5、只有过荷载才预警的方式无法全面预警，考虑实际运行中采取保护措施需要一定时间，在过载前发出预警信息才能有效预警线路故障；6、仅机械荷载评估，无电气性能评估，实际绝缘子覆冰闪络也是一种主要且频发的覆冰线路故障；7、评估或预警方式为阈值报警，会因阈值固定带来结果误差导致误判。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种基于模糊逻辑的覆冰输电线路状态评估方法，本发明具有评估内容全面、计算方式科学、准确率高、有效防止输电线路故障等优点。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种基于模糊逻辑的覆冰输电线路状态评估方法，包括下列步骤：

步骤S1：以导线、地线和杆塔为对象，根据监测参数，从机械性能和电气外绝缘性能两方面确定并计算具体评估内容的特征量；

步骤S2：确定模糊逻辑推理系统及其输入特征量和输出量，设计隶属度函数；

步骤S3：建立模糊逻辑推理系统，设计模糊规则，推理出机械性能和电气外绝缘性能状态模糊结果；

步骤S4：对步骤S3的模糊结果采用质心反模糊化法解模糊，按照最大隶属度原则取隶属度最大的模糊子集输出，得到状态评估结果。

为更好的实现本发明，所述步骤S1中，具体包括以下步骤：

步骤S1.1，确定并计算导线-杆塔体系垂直荷载状态特征量，具体包括导线垂直荷载和地线垂直荷载；

步骤S1.2，确定并计算导线-杆塔体系水平荷载状态特征量，具体包括导线水平荷载和地线水平荷载；

步骤S1.3，确定并计算导线-杆塔体系断线状态特征量，具体包括导线水平张力和地线水平张力；

步骤S1.4，确定并计算导线-杆塔体系纵向荷载状态特征量，具体是指导线纵向不平衡张力；

步骤S1.5，确定并计算线路电气外绝缘状态特征量，具体包括泄漏电流最大值和超过10mA泄漏电流脉冲次数。

优选的，所述步骤S2中的模糊逻辑推理系统采用曼达尼(Mamdani)模糊推理系统。

优选的，所述步骤S2中的隶属度函数形式为三角形隶属度函数或四边形隶属度函数。

优选的，所述步骤S2中的输入特征量和输出量，具体包括机械性能状态评估部分的输入特征量和输出量，以及电气外绝缘性能状态评估部分的输入特征量和输出量；其中

机械性能状态评估部分的输入特征量共有7个，具体为：导线垂直荷载、地线垂直荷载、导线水平荷载、地线水平荷载、导线水平张力、地线水平张力和导线纵向不平衡张力，该部分包含7个模糊逻辑推理系统，每个模糊逻辑推理系统分别对应1个输入特征量和1个相应的状态输出量；

电气外绝缘性能状态评估部分的输入特征量共有2个，具体为：泄漏电流最大值和超过10mA的泄漏电流脉冲次数，该部分包含1个模糊逻辑推理系统，该系统对应上述2个输入特征量和1个状态输出量。

优选的，所述步骤S3中建立模糊逻辑推理系统，设计模糊规则，具体是指：

在进行机械性能状态评估时，7个模糊逻辑推理系统的模糊规则库均一致，每个模糊规则库构造的依据为：特征量较小则对应的状态较安全，特征量中等则状态较危险，特征量较大则过荷载需要报警；

在进行电气外绝缘性能状态评估时，1个模糊逻辑推理系统确定一个模糊规则库，模糊规则库构造的依据为：线路外绝缘性能状态安全的情况包括泄漏电流最大值接近零，和泄漏电流最大值为正小且超过10mA的泄漏电流脉冲次数为正小；线路外绝缘性能状态需要注意的情况包括泄漏电流最大值为正小且超过10mA的泄漏电流脉冲次数为正中，和泄漏电流最大值为正中且超过10mA的泄漏电流脉冲次数为正小；线路外绝缘性能状态危险的情况包括泄漏电流最大值为正中且超过10mA的泄漏电流脉冲次数为正中或正大，和泄漏电流最大值为正小且超过10mA的泄漏电流脉冲次数为正大；线路外绝缘性能状态需要报警的情况是指泄漏电流最大值为正大。

优选的，所述步骤S4中的质心反模糊化法是指取隶属度函数与横坐标围成面积的质心为代表点，通过下式计算输出范围内一系列连续点的质心：

$Z=\frac{\∫\mathrm{\μ}\left(x\right)\mathrm{xdx}}{\∫\mathrm{\μ}\left(x\right)\mathrm{dx}}$

其中，μ(x)为输出变量的隶属度值。

本发明相对现有技术具有以下优点和有益效果：

第一，状态评估内容全面，相比现有技术增加了实际运行中不可缺少的电气外绝缘评估、地线荷载分析和水平荷载分析。

第二，特征量计算方式更为科学，直接以监测数据为基础计算，减少因不确定参数多步计算带来的较大误差。

第三，对模糊逻辑推理系统的输入量进行了模糊化，避免了已有方法中固定阈值带来的误判，有效提高状态评估准确率。

第四，根据模糊推理结果获得的状态情况，运行人员可提早采取防冰、融冰措施防止超过设计要求时可能造成的输电线路故障。

附图说明

图1是本实施例中一种基于模糊逻辑的覆冰输电线路状态评估方法的工作流程图；

图2是实施例中7个输入特征量导、地线垂直荷载，导、地线水平荷载，导、地线水平张力和导线纵向不平衡张力标幺值共通的模糊隶属度函数示意图；

图3是实施例中7个输出量共通的模糊隶属度函数示意图；

图4是实施例中泄漏电流最大值的模糊隶属度函数示意图；

图5是实施例中超过10mA的泄漏电流脉冲次数的模糊隶属度函数示意图；

图6是实施例中电气外绝缘状态评估输出量的模糊隶属度函数示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

大气覆冰对输电线路的危害主要有过荷载、绝缘子冰闪、导线舞动等。除导线舞动监测技术目前应用尚不成熟外，静态机械荷载和泄漏电流监测技术均较好地得到应用，因此覆冰输电线路状态评估的内容主要是机械性能和电气外绝缘性能。其中根据输电线路-杆塔体系受力方向，机械性能评估又分为垂直荷载、水平荷载、断线和纵向荷载状态评估。

输电线路覆冰会增加导线、地线、绝缘子和杆塔的垂直荷载，当其超过杆塔设计值时，将导致塔基下沉、杆塔倾斜或爆炸，杆塔折断、甚至倒塔。杆塔的横担和地线支架等是导、地线垂直荷载直接施加对象，垂直荷载状态特征量为覆冰导、地线垂直荷载。

导、地线和杆塔覆冰后迎风面增大，杆塔水平荷载随之增加。当水平荷载超过设计值时，可造成严重的横向倒塔。水平荷载状态特征量为覆冰导、地线水平风荷载。

覆冰还会明显增加导线张力。当导线最低点张力超过最大使用张力时有断线危险。此外，当覆冰导致杆塔倒塌或者折断时，可能同时使线路断线。输电线路断线状态特征量为导、地线水平张力。

输电线路相邻档距和杆塔高度不同，以及线路覆冰不均匀，引起覆冰导线产生纵向不平衡张力，使杆塔承受纵向荷载。纵向荷载超过设计要求时，可将杆塔拉坏，或在拉扭共同作用下破坏，甚至造成顺线倒塔事故。纵向荷载状态特征量为导线纵向不平衡张力。

输电线路严重覆冰时，绝缘子伞裙被冰棱桥接，使其爬电距离缩短，电气外绝缘强度降低，最终导致绝缘子冰闪。绝缘子冰闪的直接表现是其表面泄漏电流急剧增大。

目前，与绝缘子冰闪有关的监测参数主要是表面泄漏电流，具体为泄漏电流最大值、采样周期内(如1分钟)超过一定幅值(如10mA)的泄漏电流脉冲次数。本发明以泄漏电流最大值和脉冲次数为覆冰线路电气外绝缘性能状态特征量。

本发明以导线、地线和杆塔为对象，以绝缘子串拉力、倾斜角、风偏角、泄漏电流最大值和脉冲次数等监测参数为基础，从机械性能和电气外绝缘性能两方面确定并计算具体评估内容的特征量，将其代入相应特征量对应的隶属度函数中，计算隶属度，再将得到的隶属度代入模糊逻辑推理系统，根据模糊推理规则，推理出机械性能和电气性能状态模糊结果，最后采用质心反模糊化法解模糊从而得到状态评估结果。

常用的隶属度函数有S型函数、π型函数、三角形和四边形函数等，一般来说，三角形和四边形函数就足以表达专家知识了，并且还能极大简化计算过程。

三角形隶属度函数具体如下

$\mathrm{\&mu;}(x;a,b,c)=\left\{\begin{array}{c}0,x<a\\ \frac{x-a}{b-a},a\&le;x\&le;b\\ \frac{c-x}{c-b},b\&le;x\&le;c\\ 0,x>c\end{array}\right.$

四边形隶属度函数具体如下

$\mathrm{\&mu;}(x;a,b,c,d)=\left\{\begin{array}{c}0,x<a\\ \frac{x-a}{b-a},a\&le;x\&le;b\\ 1,b\&le;x\&le;c\\ \frac{x-c}{d-c},c\&le;x\&le;d\\ 0,x>d\end{array}\right.$

上述隶属度函数中，a、b、c、d均为实数。

本实施例一种基于模糊逻辑的覆冰输电线路状态评估方法，如图1所示，包括下列步骤：

步骤S1：以导线、地线和杆塔为对象，以绝缘子串拉力、倾斜角、风偏角、泄漏电流最大值和脉冲次数等监测参数为基础，从机械性能和电气外绝缘性能两方面确定并计算具体评估内容的特征量。

S1.1、确定并计算导线-杆塔体系垂直荷载状态特征量，包括导线垂直荷载和地线垂直荷载。

导线的设计垂直荷载F_vl和地线的设计垂直荷载F_vg分别为：

F_vl＝n_lγ_mll_V

F_vg＝γ_mgl_V

式中，n_l为导线分裂数，γ_ml为设计覆冰厚度下的单位长度导线荷载，γ_mg为设计覆冰厚度下的单位长度地线荷载，l_V为杆塔垂直档距。

导线的实时垂直荷载F_vit和地线的实时垂直荷载F_vgt分别为：

$F_{\mathrm{vlt}}=\frac{F_{\mathrm{vt}}}{\sqrt{1+{\mathrm{tg}}^2\mathrm{\&eta;}+{\mathrm{tg}}^2\mathrm{\&theta;}}}$

F_vgt＝(γ_g+γ_gi)l_V

式中，F_vt为拉力传感器所测绝缘子串拉力，θ为绝缘子串倾斜角，η为风偏角，γ_g为单位长度地线自重荷载，γ_gi为单位长度地线纯覆冰荷载。

S1.2、确定并计算导线-杆塔体系水平荷载状态特征量，包括导线水平荷载和地线水平荷载。导、地线的设计水平荷载，轻冰区取大风工况，重冰区取覆冰工况。

大风工况下设计水平风荷载为最大风速v_m下导线风荷载W₁和地线风荷载W₂分别为：

W₁＝αμ_zμ_scβ_cDL_psin²θ_wv_m ²10^-3/1.6

W₂＝αμ_zμ_scβ_cdL_psin²θ_wv_m ²10^-3/1.6

式中，D为导线直径，d为地线直径，θ_w为风向与导线或地线方向之间的夹角，L_p为杆塔的水平档距，系数α、μ_z、μ_sc和β_c查GB 50545《110kV～750kV架空输电线路设计规范》。

覆冰工况下设计水平风荷载为设计覆冰厚度h_m和相应风速v下的导线水平荷载W₁和地线水平荷载W₂分别为：

W₁＝αμ_zμ_scβ_c(D+2h_m)L_psin²θ_wv²10^-3/1.6

W₂＝αμ_zμ_scβ_c(d+2h_m)L_psin²θ_wv²10^-3/1.6

覆冰后，导线和地线受风面积增大；在实时风速v_x下，导线实时水平风荷载W_x1和地线实时水平风荷载W_x2分别为：

W_x1＝αμ_zμ_scβ_c(D+2h_x1)L_psin²θ_wv_x ²10^-3/1.6

W_x2＝αμ_zμ_scβ_c(d+2h_x2)L_psin²θ_wv_x ²10^-3/1.6

式中，导线实际覆冰厚度h_x1和地线实际覆冰厚度h_x2均根据覆冰类型估算得到，不是监测系统后台软件计算的等效(雨凇)覆冰厚度。

S1.3、确定并计算导线-杆塔体系断线状态特征量，包括导线水平张力和地线水平张力。导、地线水平张力设计安全系数不应小于2.5，即导线水平张力不应超过拉断力F_Tl的40％，地线水平张力不应超过拉断力F_Tg的40％；在重冰区，其导线最大水平张力不应超过其拉断力F_Tl的70％。

实时覆冰导线水平张力F_Tlx和地线水平张力F_Tgx分别根据实时覆冰荷载计算得到：

$F_{\mathrm{Tlx}}=\sqrt{\frac{{\mathrm{\&gamma;}}_{\mathrm{li}}^2{l}^3\cos \mathrm{\&beta;}}{24(S_1-l/\cos \mathrm{\&beta;})}}$

$F_{\mathrm{Tgx}}=\sqrt{\frac{{({\mathrm{\&gamma;}}_g+{\mathrm{\&gamma;}}_{\mathrm{gi}})}^2{l}^3\cos \mathrm{\&beta;}}{24(S_g-l/\cos \mathrm{\&beta;})}}$

式中，γ_li为覆冰后导线单位长度荷载，β为高差角，l为档距，S_l为导线长度，S_g为地线长度。

S1.4、确定并计算导线-杆塔体系纵向荷载状态特征量导线纵向不平衡张力。

杆塔设计承受纵向不平衡张力数值可查DL/T 5092-1999《110kV～500kV架空送电线路设计技术规程》，举例如对于直线塔，两分裂导线的纵向不平衡张力，平地线路应取1根导线最大使用张力的40％，山地线路应取1根导线最大使用张力的50％。

覆冰导线实时纵向不平衡张力F_le为

F_le＝nF_vtsinθ

式中，n为输电线路相数。

S1.5、确定线路电气外绝缘状态特征量，包括泄漏电流最大值和超过10mA泄漏电流脉冲次数。

步骤S2：确定模糊逻辑推理系统输入特征量和输出量，设计隶属度函数。本发明所采用的模糊逻辑推理系统是曼达尼(Mamdani)模糊推理系统。

S2.1、机械性能状态评估部分包含7个模糊逻辑推理系统，每个模糊逻辑推理系统分别对应1个输入特征量和1个相应的状态输出量。

图2是7个输入特征量导、地线垂直荷载，导、地线水平荷载，导、地线水平张力和导线纵向不平衡张力标幺值共通的模糊隶属函数，其分别以各自设计荷载或张力值为基准值。图2中，7个输入特征量中每个均划分为三个模糊子集：PS(正小)、PM(正中)和PB(正大)。图2中，基于实际考虑，标幺值超过1p.u.后一般会很快采取融冰或除冰措施，因此e可设为1.5p.u.。一旦荷载过载，很有可能发生事故。为了在过载之前提前采取防冰或融冰措施，保障输电线路安全，必须要在特征量“正大”之前做出评判，设置“正中”即是为此考虑。由于测量误差和线路设计本身具有一定的不确定性，模糊子集之间并无明确的分界线。图2中，a和b之间的区域表示特征量“正小”和“正中”的模糊分界区域，可根据实际需要不同设计，本实施例中根据电网公司一般习惯在60％左右设计要求时提前预警的要求，取a为0.5和b为0.6。同理，c和d之间的区域表示特征量“正中”和“正大”的模糊分界区域，本实施例中c取0.9，d取1。

图3是7个状态输出量共通的模糊隶属度函数，其论域为[0，4]，划分为三个模糊子集：S(安全)、D(危险)和A(过载报警)。

S2.2、电气外绝缘性能状态评估部分包含1个模糊逻辑推理系统，该系统有2个输入特征量：泄漏电流最大值和超过10mA的泄漏电流脉冲次数，1个状态输出量。

图4是泄漏电流最大值的泄漏电流脉冲次数的模糊隶属度函数示意图，图5是泄漏电流超过10mA的泄漏电流脉冲次数的模糊隶属度函数示意图。泄漏电流最大值I_m分四个模糊子集：Z(近零)、PS(正小)、PM(正中)和PB(正大)；将采样周期内幅值超过10mA的泄漏电流脉冲次数N分为三个模糊子集：PS(正小)、PM(正中)和PB(正大)。

发明人统计了2008-2010年南方电网输电线路覆冰监测预警系统的泄漏电流监测数据，发现轻污秽地区泄漏电流最大值在30mA以下。研究人员采用人工污秽试验，根据泄漏电流有效值把安全区和预报区之间的阈值设为50mA，把预报区和危险区之间的阈值设为150mA。450mA以上电流脉冲出现意味着闪络即将发生，将其作为危险区到闪络区的阈值。因此图4中，本实施例将I_m的模糊子集“近零”和“正小”之间的模糊区域边界设为30和50mA，“正小”和“正中”之间的模糊区域边界设为130和150mA，“正中”和“正大”之间的模糊区域边界设为430和450mA。泄漏电流脉冲次数N反映了绝缘子表面放电的频率程度，脉冲次数越高说明外绝缘状态越差。

图6是表征了电气外绝缘性能状态的输出量模糊隶属度函数，其论域为[0，8]，划分为四个模糊子集：S(安全)、P(注意)、D(危险)和A(报警)。

步骤S3：建立模糊逻辑推理系统，根据模糊规则，推理出机械性能和电气性能状态模糊结果。

Mamdani模糊推理系统一般定义为：

Rule_j：IF x₁ is a_j1…and x_n is a_jn

THEN y_j＝b_j，j＝1，2，…，N

其中，x_i(i＝1，2，…，n)为输入量，y_j为输出结果，a_ji和b_ji为模糊子集，N为规则总数。

在进行机械性能状态评估时，7个模糊逻辑推理系统的模糊规则库均一致。根据电力系统运行经验，一般特征量较小表明对应的状态较安全，中等表明状态较危险，较大表明过荷载需要报警，因此对于每个模糊逻辑推理系统均可以构造下述模糊规则：特征量较小则对应的状态较安全，特征量中等则状态较危险，特征量较大则过荷载需要报警。

机械性能状态评估的7个模糊规则库均描述如下

输入量	PS	PM	PB
				输出量	S	D	A

在进行电气外绝缘性能状态评估时，1个模糊逻辑推理系统确定一个模糊规则库。模糊规则库构造的依据为：线路外绝缘性能状态安全的情况包括泄漏电流最大值接近零，和泄漏电流最大值为正小且超过10mA的泄漏电流脉冲次数为正小；线路外绝缘性能状态需要注意的情况包括泄漏电流最大值为正小且超过10mA的泄漏电流脉冲次数为正中，和泄漏电流最大值为正中且超过10mA的泄漏电流脉冲次数为正小；线路外绝缘性能状态危险的情况包括泄漏电流最大值为正中且超过10mA的泄漏电流脉冲次数为正中或正大，和泄漏电流最大值为正小且超过10mA的泄漏电流脉冲次数为正大；线路外绝缘性能状态需要报警的情况是指泄漏电流最大值为正大。

电气外绝缘性能状态评估模糊规则库描述如下

模糊推理输出的模糊结果是对所有模糊规则输出的模糊集合进行综合的结果，即为一个综合输出模糊集。

步骤S4：对步骤S3的模糊结果采用质心反模糊化法解模糊从而得到状态评估结果。

质心法就是取模糊隶属度函数曲线与横坐标轴围成面积的质心为代表点，计算输出范围内的质心，其计算公式为

$Z=\frac{\&Integral;\mathrm{\&mu;}\left(x\right)\mathrm{xdx}}{\&Integral;\mathrm{\&mu;}\left(x\right)\mathrm{dx}}$

其中，μ(x)为输出变量的隶属度值。

最后按照最大隶属度原则取隶属度最大的模糊子集输出。

以下一组数据，为某电网实测数据，通过计算和推理出状态评估结果。该杆塔为直线型自立式铁塔，杆塔设计风速10m/s，杆塔设计等效覆冰厚度30mm，属于重冰区。现场监测数据为下表，覆冰类型为雨凇

根据现场数据计算得到状态评估特征量，利用matlab软件模糊逻辑工具箱构建的Mamdani模糊推理系统进行状态评估的结果为

根据以上状态评估结果，应注意线路覆冰发展趋势，并尽快采取融冰、除冰措施。由于冰冻天气持续，该线路于1天后进行了直流融冰处置。

上述一种基于模糊逻辑的覆冰输电线路状态评估方法，充分考虑输电线路各种可能机械性能状态和电气性能状态，利用模糊逻辑理论，将状态评估系统的输入量进行模糊化，避免了现有方法中需要对各个特征值确定阈值，可以减少因阈值固定带来的评估结果误差，有效提高覆冰输电线路状态评估的全面性和准确性。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各个步骤或各模块可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置或分布在多个计算装置所组成的网络上，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或将它们分别制作成各个集成电路模块，或将它们中的多个步骤或模块制成单个集成电路模块来实现。因此，本发明方法不限制于任何特定的硬件和软件结合。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于模糊逻辑的覆冰输电线路状态评估方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤S1：以导线、地线和杆塔为对象，根据监测参数，从机械性能和电气外绝缘性能两方面确定并计算具体评估内容的特征量，具体包括以下步骤：

步骤S1.1，确定并计算导线-杆塔体系垂直荷载状态特征量，具体包括导线垂直荷载和地线垂直荷载；

步骤S1.2，确定并计算导线-杆塔体系水平荷载状态特征量，具体包括导线水平荷载和地线水平荷载；

步骤S1.3，确定并计算导线-杆塔体系断线状态特征量，具体包括导线水平张力和地线水平张力；

步骤S1.4，确定并计算导线-杆塔体系纵向荷载状态特征量，具体是指导线纵向不平衡张力；

步骤S1.5，确定并计算线路电气外绝缘状态特征量，具体包括泄漏电流最大值和超过10mA泄漏电流脉冲次数；

步骤S2：确定模糊逻辑推理系统及其输入特征量和输出量，设计隶属度函数；

步骤S3：建立模糊逻辑推理系统，设计模糊规则，推理出机械性能和电气性能状态模糊结果；

步骤S4：对步骤S3的模糊结果采用质心反模糊化法解模糊，按照最大隶属度原则取隶属度最大的模糊子集输出，得到状态评估结果。

2.根据权利要求1所述的基于模糊逻辑的覆冰输电线路状态评估方法，其特征在于，所述步骤S2中的模糊逻辑推理系统采用曼达尼模糊推理系统。

3.根据权利要求1所述的基于模糊逻辑的覆冰输电线路状态评估方法，其特征在于，所述步骤S2中的隶属度函数形式为三角形隶属度函数或四边形隶属度函数。

4.根据权利要求1所述的基于模糊逻辑的覆冰输电线路状态评估方法，其特征在于，所述步骤S2中的输入特征量和输出量，具体包括机械性能状态评估部分的输入特征量和输出量，以及电气外绝缘性能状态评估部分的输入特征量和输出量；其中

机械性能状态评估部分的输入特征量共有7个，具体为：导线垂直荷载、地线垂直荷载、导线水平荷载、地线水平荷载、导线水平张力、地线水平张力和导线纵向不平衡张力，该部分包含7个模糊逻辑推理系统，每个模糊逻辑推理系统分别对应1个输入特征量和1个相应的状态输出量；

电气外绝缘性能状态评估部分的输入特征量共有2个，具体为：泄漏电流最大值和超过10mA的泄漏电流脉冲次数，该部分包含1个模糊逻辑推理系统，该系统对应上述2个输入特征量和1个状态输出量。

5.根据权利要求4所述的基于模糊逻辑的覆冰输电线路状态评估方法，其特征在于，所述步骤S3中建立模糊逻辑推理系统，设计模糊规则，具体是指：

在进行机械性能状态评估时，7个模糊逻辑推理系统的模糊规则库均一致，每个模糊规则库构造的依据为：特征量较小则对应的状态较安全，特征量中等则状态较危险，特征量较大则过荷载需要报警；

在进行电气外绝缘性能状态评估时，1个模糊逻辑推理系统确定一个模糊规则库，模糊规则库构造的依据为：线路外绝缘性能状态安全的情况包括泄漏电流最大值接近零，和泄漏电流最大值为正小且超过10mA的泄漏电流脉冲次数为正小；线路外绝缘性能状态需要注意的情况包括泄漏电流最大值为正小且超过10mA的泄漏电流脉冲次数为正中，和泄漏电流最大值为正中且超过10mA的泄漏电流脉冲次数为正小；线路外绝缘性能状态危险的情况包括泄漏电流最大值为正中且超过10mA的泄漏电流脉冲次数为正中或正大，和泄漏电流最大值为正小且超过10mA的泄漏电流脉冲次数为正大；线路外绝缘性能状态需要报警的情况是指泄漏电流最大值为正大。

6.根据权利要求1所述的基于模糊逻辑的覆冰输电线路状态评估方法，其特征在于，所述步骤S4中的质心反模糊化法是指取隶属度函数与横坐标围成面积的质心为代表点，通过下式计算输出范围内一系列连续点的质心：

$Z=\frac{\&Integral;\mathrm{\&mu;}\left(x\right)\mathrm{xdx}}{\&Integral;\mathrm{\&mu;}\left(x\right)\mathrm{dx}}$

其中，μ(x)为输出变量的隶属度值。

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