CN105703477B - 一种配网电容器负荷指数预测方法及装置 - Google Patents

一种配网电容器负荷指数预测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种配网电容器负荷指数预测方法及装置。一种配网电容器负荷指数预测装置,其在于信号采集单元是由电流互感器、电压互感器、温度传感器、气压传感器和降雨量传感器组成,信号采集单元采集的信号输出至A/D转换单元的输入端,A/D转换单元选用TLC2543串行A/D转换器,A/D转换单元的输出端与CPU中央处理单元的输入端连接,CPU中央处理单元与人机交互信息显示单元、遥控单元和4G通信传输单元的输入连接,遥控单元的输出端与中央处理单元的输入端连接。本发明能准确的对网电容器负荷指数做出预测,准确度好,能够预防电网重大事故,提高数据采集及处理的效率,提高配网变压器油箱密封指数预测的速度和精度。

Description

一种配网电容器负荷指数预测方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种配电网自动装置,特别是一种配网电容器负荷指数预测方法及装 置,属于电力系统技术领域。
背景技术
[0002] 配网电容器作为配电网电压调节和减小输电线路损耗的设备,对配电网电压稳定 和潮流控制具有重要作用,电容器故障将对配电网无功潮流分布造成重大影响。配网电容 器长时间使用过程中经常要承受短时的超过其额定电流的负载,短时过载会对电容器造成 一定的损伤,损伤的不断积累则会最终导致电容器故障,严重影响配网供电可靠性和电网 安全运行。因此,准确掌握配网电容器负荷指数,对电网运行管理部门至关重要。目前传统 方法主要是采用传统经验公式计算或定期检查、更换等方法,存在的主要问题是不能及时 发现故障,预测及判断结果误差较大。
发明内容
[0003] 本发明目的是提供一种配网电容器负荷指数预测方法,通过建立适合工程实际应 用的配网电容器负荷指数预测模型,以有效地解决对配网电容器负荷指数的精确预测。
[0004] 本发明的另一个目的是提供一种配网电容器负荷指数预测装置,具有输入量提取 简单,精确度高,准确度好,预测效率高,为配网电动机的安全运行提供有效的保障。
[0005] 为了达到上述目的,本发明是通过下述技术方案实现的:
[0006] —种配网电容器负荷指数预测方法,步骤如下:
[0007] 步骤一:建立配网电容器负荷指数演化系统的状态向量:
[0008] 在固定时间间隔测量电容器电流、电容器电压、电容器温度、降雨量、大气压力,在 一系列时刻。,。,...,“(!!为自然数^二^广^得到电容器电流〜电容器电压〜电容器温 度、降雨量、大气压力构成的一系列状态向量:
Figure CN105703477BD00041
[0010]步骤二:计算初始权值向量:
[0011]给定tl时刻的Xtl= (Χ11,Χ12, Χ13,Χ14,Χ15) T对应的连接权值向量Wtl= (W11,W12,W13, W14, W15) τ,即为初始权值向量;
[0012] 步骤三:修正权值向量:
[0013] 任一个时刻的状态向量输入后,权值向量调整量为:
Figure CN105703477BD00042
[0015]其d为熔断器负荷指数预测值的期望值,Tl为加速系数。
[0016] 令熔断器负荷指数的实际预测值为凡:
Figure CN105703477BD00051
[0018]定义计算误差气为期望值与实际预测值之差,有:
Figure CN105703477BD00052
[0020] 则权值调整方程式为:
Figure CN105703477BD00053
[0022] 步骤四:计算权值向量最终值Wo:
[0023] 定义误差变化率4¾为:
Figure CN105703477BD00054
[0025] 贝lj,若4¾与气符号相反,说明在计算中,气的绝对值是单调下降的,此时八总是在 不断地接近d;
[0026] 若1时刻有:2气与气符号相反且气小于给定值,则此时对应的》;ι即为权值向量最 终值Wo;
[0027] 步骤五:计算配网电容器负荷指数预测值:
[0028] 对于任一时刻tn+ι,根据Wo,有:
Figure CN105703477BD00055
[0030] 即为配网电容器负荷指数预测值。
[0031] —种权利要求1所述配网电容器负荷指数预测装置,包括信号采集单元、A/D转换 单元、遥控单元、CPU中央处理单元、4G通信传输单元和人机交互信息显示单元,其特征在 于:信号采集单元是由电流互感器、电压互感器、温度传感器、气压传感器和降雨量传感器 组成,所述信号采集单元采集的信号输出至A/D转换单元的输入端,A/D转换单元选用 TLC2543串行A/D转换器,A/D转换单元的输出端与CPU中央处理单元的输入端连接,
[0032] CPU中央处理单元与人机交互信息显示单元、遥控单元和4G通信传输单元的输入 连接,遥控单元的输出端与中央处理单元的输入端连接。
[0033] 所述的电流互感器采用DHC03B型号、电压互感器采用DH51D6V0.4B型号、温度传感 器采用数字温度传感器DS18B20、气压传感器采用LC-QAl型号、降雨量传感器采用BL-YW900 型号雷达液位计。
[0034] 所述的CPU中央处理单元选用型号为STC89C51的单片机,所述的遥控单元选用型 号为HS0038红外线探头,所述的4G通信传输单元为ME3760型号的LTE模块,所述的人机交互 信息显示单元为HGl 286402C型号的液晶显示模块。
[0035] 所述信号采集单元的输出端分别经过信号转换电路后连接到A/D转换器TLC2543 的输入端AIN0、AIN1、AIN2、AIN3、AIN4,A/D转换器TLC2543的输出端E0C、I/0、IN、0UT、CS分 别连接到单片机ST89C51芯片的?0.0、?0.1、?0.2、?0.3、?0.4引脚,单片机51^89051芯片的 ?1.0、卩1.1、?1.2、?1.3、?1.4、?1.5、?1.6、卩1.7分别与液晶显示模块的00、01、02、03、04、05、 D6、D7连接,进行串口通信,数字温度传感器DS18B20的DQ引脚连接到单片机STC89C51芯片 的PO. 6引脚,CPU中央处理单元STC89C51的单片机的PO. 5与HS0038红外线探头的DATA相连, 实现无线遥控,单片机STC89C51芯片的?2.0、?2.1、?2.212.3、?2.4与液晶显示模块的1«、 尺/¥、031、0324财目连接,单片机31^89051芯片的1«0、了乂0引脚与46通信传输单元]\^3760的 DATA、DATA1端相连,4G通信传输单元的ATNl端通过天线与远方调度中心进行通讯。
[0036] 本发明与现有技术相比具有如下突出的有益效果:
[0037] 本发明一种配网变压器油箱密封指数预测装置,提出利用直接测量电容器电流、 电容器电压、电容器温度、降雨量、大气压力作为输入量,并最终利用A/D转换单元、CPU中央 处理单元、人机交互信息显示单元和4G传输模块实现配网电容器负荷指数预测。这种方法 避免传统采用经验公式计算或定期检查、更换等方法,存在的主要问题是不能及时发现故 障,预测或判断结果误差较大,并且具有输入量提取简单,精确度高,准确度好,预测效率高 的特点,为配网变压器的安全运行提供了有效的保障。
[0038] 本发明对配网电容器负荷指数做出预测较准确,能够预防电网重大事故,改善电 力品质,提高用电可靠性,同时预测过程满足实时性要求,提高数据采集及处理的效率,提 高配网电容器负荷指数预测的速度和精度,实现了以较高精度和较短响应时间的优势对配 电网配网电容器负荷指数进行预测。具有较好的经济效益和社会效益。
附图说明
[0039] 图1是本发明一种配网电容器负荷指数预测流程图;
[0040] 图2是本发明的结构示意框图;
[0041] 图3是本发明的电路连接结构示意图;
[0042] 图4是本发明的预测结果图。
具体实施方式:
[0043] 下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。以下实施例仅为本发明的几个具体 实施例,但本发明的设计构思并不局限于此,凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动, 均应在本发明保护范围之内。
[0044] 如图1所示,本发明一种配网电容器负荷指数预测方法,其步骤如下:
[0045] 步骤一:建立配网电容器负荷指数演化系统的状态向量:
[0046] 本实施例中,在20个等间隔的时间段内测量电容器电流、电容器电压、电容器温 度、降雨量、大气压力,则得到测量数据构成的一个5维时间序列:
Figure CN105703477BD00061
[0048] 步骤二:计算初始权值向量:
[0049] 给定^时刻的土严^^^:^^知/对应的连接权值向量 % = (0.01,0.02,0.03,0.0丨,0.02)'",为初始权值向量;
[0050] 步骤三:修正权值向量:
[0051] 给定熔断器负荷指数预测值的期望值d = 0.912,由
Figure CN105703477BD00071
,计算气有:
Figure CN105703477BD00072
[0053] 令加速系数n = 〇. 2125,则权值修正量为:
Figure CN105703477BD00073
[0055] 步骤四:计算权值向量最终值Wo:
[0056] 计算tn时刻的误差变化率2气:
Figure CN105703477BD00074
[0058] 若1时刻有:3气与气符号相反且
Figure CN105703477BD00075
,则此时的八即为配网电容器负荷 指数预测值;
[0059] 步骤五:计算配网电容器负荷指数预测值:
[0060] 对于任一时刻tn+1,根据Wo,有:
Figure CN105703477BD00076
[0062] 即为配网电容器负荷指数预测值。
[0063] 预测模型的部分预测结果与实测值比较如图4所示,所建立的预测模型误差基本 上控制在±7%之内。
[0064] 如图2所示,一种权利要求1所述配网电容器负荷指数预测装置,包括信号采集单 元、A/D转换单元、遥控单元、CPU中央处理单元、4G通信传输单元和人机交互信息显示单元, 其特征在于:信号采集单元是由电流互感器、电压互感器、温度传感器、气压传感器和降雨 量传感器组成,所述信号采集单元采集的信号输出至A/D转换单元的输入端,A/D转换单元 选用TLC2543串行A/D转换器,A/D转换单元的输出端与CPU中央处理单元的输入端连接,CPU 中央处理单元与人机交互信息显示单元、遥控单元和4G通信传输单元的输入连接,遥控单 元的输出端与中央处理单元的输入端连接。所述的电流互感器采用DHC03B型号、电压互感 器采用DH51D6V0.4B型号、温度传感器采用数字温度传感器DS18B20、气压传感器采用LC-QAl型号、降雨量传感器采用BL-YW900型号雷达液位计。所述的CPU中央处理单元选用型号 为STC89C51的单片机,所述的遥控单元选用型号为HS0038红外线探头,所述的4G通信传输 单元为ME3760型号的LTE模块,所述的人机交互信息显示单元为HG1286402C型号的液晶显 不丰旲块。
[0065] 如图3所示,信号采集单元的输出端分别经过信号转换电路后连接到A/D转换器 TLC2543的输入端AIN0、AIN1、AIN2、AIN3、AIN4,A/D转换器TLC2543的输出端E0C、I/0、IN、 0UT、CS分别连接到单片机ST89C51芯片的Ρ0.0、Ρ0.1、?0.2、?0.3、?0.4引脚,单片机 STC89C51 芯片的卩1.0、?1.1、?1.2、?1.3、?1.4、?1.5、?1.6、卩1.7分别与液晶显示模块的00、 01、02、03、04、05、06、07连接,进行串口通信,数字温度传感器0318820的0〇引脚连接到单片 机STC89C51芯片的?0.6引脚,单片机51^89051芯片的?0.5与!《0038红外线探头的04了八相 连,实现无线遥控,单片机STC89C51芯片的?2.012.1、?2.2、?2.3、?2.4与液晶显示模块的 1«、1?/1丄51丄524财目连接,单片机51^89051芯片的1«0、了乂0引脚与46通信传输单元]\^3760 的DATA、DATA1端相连,4G通信传输单元的ATNl端通过天线与远方调度中心进行通讯。
[0066] 本发明的工作原理如下:电流互感器、电压互感器、温度传感器、气压传感器和降 雨量传感器,进行同步采样、保持、A/D转换,变为数字信号后,送入STC89C51单片机的数据 输入口,再由单片机对配网电动机负荷过载指数进行计算后,计算结果通过液晶显示模块 进行显示并将数据送到4G传输模块,为与远方调度通讯做好准备;同时,遥控单元还可以对 数据传输、液晶显示内容进行控制。A/D转换单元用于将信号采集单元采集的模拟信号转换 成数字信号;中央处理单元对A/D转换单元输出的数字信号进行处理;遥控单元用于对数据 远方传输和液晶显示内容进行遥控;人机交互信息显示单元用于显示配网电容器负荷指数 预测结果;4G通信传输单元用于向远方调度中心传送配网电容器负荷指数预测结果。
[0067] 本发明的特定实施方案已经对本发明进行了详细描述,对于本领域的技术人员来 说,在不背离本发明的精神和范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的 保护范围之内。

Claims (5)

1. 一种配网电容器负荷指数预测方法,其特征在于步骤如下: 步骤一:建立配网电容器负荷指数演化系统的状态向量: 在固定时间间隔测量电容器电流、电容器电压、电容器温度、降雨量、大气压力,在一系 列时刻以32,...,1(11为自然数,11=1,2,一)得到电容器电流、电容器电压、电容器温度、降 雨量、大气压力构成的一系列状态向量:
Figure CN105703477BC00021
步骤二:计算初始权值向量: 给定时刻的
Figure CN105703477BC00022
对应的连接权值向量
Figure CN105703477BC00023
即为初始权值向量; 步骤三:修正权值向量: 任一个时刻的状态向量输入后,权值向量调整量为:
Figure CN105703477BC00024
其d为电容器负荷指数预测值的期望值,Tl为加速系数, 令电容器负荷指数的实际预测值为八:
Figure CN105703477BC00025
定义计算误差气为期望值与实际预测值之差,有:
Figure CN105703477BC00026
则权值调整方程式为:
Figure CN105703477BC00027
步骤四:计算权值向量最终值Wo: 定义误差变化率Z气为:
Figure CN105703477BC00028
贝1J,若4¾与气符号相反,说明在计算中,气的绝对值是单调下降的,此时八.总是在不 断地接近d; 若^时刻有:d气与气符号相反且气小于给定值,则此时对应的即为权值向量最终值 Wo; 步骤五:计算配网电容器负荷指数预测值: 对于任一时刻tn+1,根据Wo,有: 八,,人, 即为配网电容器负荷指数预测值。
2. —种利用权利要求1所述的配网电容器负荷指数预测方法的装置,包括信号采集单 元、A/D转换单元、遥控单元、CPU中央处理单元、4G通信传输单元和人机交互信息显示单元, 其特征在于:信号采集单元是由电流互感器、电压互感器、温度传感器、气压传感器和降雨 量传感器组成,所述信号采集单元采集的信号输出至A/D转换单元的输入端,A/D转换单元 选用TLC2543串行A/D转换器,A/D转换单元的输出端与CPU中央处理单元的输入端连接,CPU 中央处理单元与人机交互信息显示单元、遥控单元和4G通信传输单元的输入连接,遥控单 元的输出端与CPU中央处理单元的输入端连接。
3. 根据权利要求2所述的一种利用配网电容器负荷指数预测方法的装置,其特征在于: 温度传感器采用数字温度传感器、降雨量传感器采用雷达液位计。
4. 根据权利要求2所述的一种利用配网电容器负荷指数预测方法的装置,其特征在于: 所述的CPU中央处理单元选用型号为STC89C51的单片机,所述的遥控单元选用红外线探头, 所述的4G通信传输单元为LTE模块,所述的人机交互信息显示单元为液晶显示模块。
5. 根据权利要求2所述的一种利用配网电容器负荷指数预测方法的装置,其特征在于: 所述信号采集单元的输出端分别经过信号转换电路后连接到A/D转换器TLC2543的输入端 AIN0、AIN1、AIN2、AIN3、AIN4,A/D转换器TLC2543的输出端E0C、I/0、IN、0UT、CS分别连接到 STC89C51 的单片机的PO · 0、P0 · 1、Ρ0 · 2、Ρ0 · 3、P0 · 4引脚,STC89C51 的单片机的Pl · 0、P1 · 1、 ?1.2、卩1.3、?1.4、?1.5、?1.6、卩1.7分别与液晶显示模块的00、01、02、03、04、05、06、07连接, 进行串口通信,数字温度传感器的DQ引脚连接到STC89C51的单片机的PO.6引脚,STC89C51 的单片机的?〇.5与红外线探头的04了4相连,实现无线遥控,31^89051的单片机的?2.0、 ?2.1、?2.2、?2.3、?2.4与液晶显示模块的1«、1?/1工31、0324~相连接,31^89051的单片机的 RXD、TXD引脚与4G通信传输单元的DATA、DATA1端相连,4G通信传输单元的ATNl端通过天线 与远方调度中心进行通讯。
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