CN113363870B - 一种基于自主可控芯片的绝缘子智慧运维方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于自主可控芯片的绝缘子智慧运维方法，包括如下步骤：通过毫米波雷达监测多电极感知的绝缘子的外观并采集裂纹尺寸数据；根据微裂纹尺寸对绝缘子进行运行状态评估，对电阻即将到达零值的绝缘子采取风险预警识别；建立以大电网总损失值最小为目标的绝缘子运维模型；针对绝缘子预警信息，计算当前线路停电运维方案；建立以系统运行成本最小为目标的最优潮流模型，计算当前线路停电运维组合条件下的最优潮流；通过模拟退火算法计算成本最低的停电运维及调度方案，提供缺电量、经济性最优的运维方案。本发明适用于输电网络的绝缘子智慧运维，根据零值检测，实现绝缘子运行状态风险预警，优化绝缘子运维、输电网调度策略。

Description

一种基于自主可控芯片的绝缘子智慧运维方法
技术领域
本发明属于电力系统技术领域，特别涉及一种基于自主可控芯片的绝缘子智慧运维方法。
背景技术
保障输电线路正常运行对现代经济社会发展至关重要。绝缘子是电力线路的重要组成部分，也是最容易损坏的部分，但目前绝缘子巡检主要依靠人工沿着电力线路巡检。而2020年中国仅中高压输电线路就有159万千米，是地球到月球距离的4.14倍。人工巡检绝缘子效率低，及时性差，准确性差，亟待改善绝缘子在线监测智能运维技术亟待发展。为强化跨区高压供电的可靠性，延长输电设备使用寿命，减轻电力部门检修运维压力，因此，我们提出一种基于自主可控芯片的绝缘子智慧运维方法。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种基于自主可控芯片的绝缘子智慧运维方法，通过绝缘子监测芯片提供的预警信息，提供当前运维方案推荐及停电检修状态下的机组优化调度，实现了高压供电网和高铁的智慧运维。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：一种基于自主可控芯片的绝缘子智慧运维方法，包括如下步骤：
步骤1，通过毫米波雷达监测多电极感知的绝缘子的外观并采集裂纹尺寸数据；
步骤2，根据步骤1测量采集的裂纹尺寸对绝缘子的运行状态进行评估以及风险识别预警；
步骤3，建立以大电网总损失值最小为目标的绝缘子运维模型，为下一步计算当前线路停电运维方案做准备；
步骤4，针对绝缘子预警信息，结合电网运行状态，计算当前线路停电运维方案。并建立以系统运行成本最小为目标的最优潮流模型，计算当前线路停电运维组合条件下的最优潮流；
步骤5，通过模拟退火算法，从每条线路的运维方案组合中找出最优解，计算整个电网总成本最低的停电运维及调度方案，提供缺电量、经济性最优的运维方案。
作为本发明进一步的方案，所述步骤1中，绝缘子外观监测方法如下，通过毫米波雷达前后回波的变化，检测绝缘子内部是否存在裂纹。
作为本发明进一步的方案，所述步骤2中，根据微裂纹尺寸监测结果，对绝缘子进行运行状态评估，通过二维傅立叶变换滤波，检测毫米级以上的微裂纹，对即将到达零值的绝缘子采取风险预警识别。
作为本发明进一步的方案，所述步骤3中，建立以大电网总损失值最小为目标的绝缘子运维模型。
作为本发明进一步的方案，所述步骤4中，针对绝缘子预警信息，结合电网运行状态，计算当前线路停电运维方案；
建立以系统运行成本最小为目标的最优潮流模型，输电网安全稳定运行需满足线路与设备约束，线路包括功率平衡约束、线路容量约束、设备约束包括机组功率约束、最小启停时间约束、及爬坡速率约束；
计算当前线路停电运维组合条件下的最优潮流，减少因线路停电运维给电力网络带来的损失。
作为本发明进一步的方案，所述步骤5中，通过模拟退火算法从每条线路的各种运维方案中得到最优组合，并计算整个电网成本最低的停电运维及调度方案，提供缺电量、经济性最优的运维方案。
本发明的有益效果：开发以集多电极感知监测的新型绝缘子部件为核心，以具有故障预警、运维方案推荐、停电检修状态下的机组优化调度等功能的智慧运维系统为中枢的绝缘子智能运维系统。本发明大幅优化了电网的运维结构、提升高压供电网和高铁的运维效率。从根本上打破了绝缘子监测依靠人工巡检的传统模式，减少人工巡检工时，提升运维效率。
附图说明
图1是本发明使用的电力系统结构图；
图2是根据当前运维方案的机组出力优化结果；
图3是根据当前运维方案的线路有功传输优化结果；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种基于自主可控芯片的绝缘子智慧运维方法，包括如下步骤：
步骤1，本发明基于绝缘子内部自主可控芯片进行多电极感知的绝缘子机械结构微观监测，以探索绝缘子电容相对值为核心，配合超声波回波变化的检测手段，完成绝缘子内部机械结构变化的监测；
步骤2，本发明根据微裂纹尺寸监测结果，对绝缘子进行运行状态评估，对即将到达零值的绝缘子采取风险预警识别；
步骤3，本发明建立考虑绝缘子运维的优化调度模型；
步骤4，本发明针对绝缘子风险预警，结合电网运行状态，建立优化模型计算运维方案基于绝缘子监测数据和预警信息，整合电网运行信息建立优化模型，计算以大电网总损失值最小为目标的运维方案；
步骤5，本发明基于当前运维方案提供输电网的经济调度策略，提供鲁棒性、经济性最优的调度方案。
上述步骤1中，目前绝缘子监测主要依靠人工巡检的传统模式，巡检工时长，运维效率低，相关运营维护费用高启且存在安全隐患。为了解决此问题，本发明基于绝缘子内部自主可控芯片进行多电极感知的绝缘子机械结构微观监测，以探索绝缘子电容相对值为核心，配合超声波回波变化的检测手段，完成绝缘子内部机械结构变化的监测。
上述步骤2中，以多电极感知监测的新型绝缘子部件为核心，对绝缘子污闪断裂等事故进行预警，根据微裂纹尺寸监测结果，对绝缘子进行运行状态评估，对即将到达零值的绝缘子采取风险预警识别。
所述步骤3中，建立考虑绝缘子运维的优化调度模型，建立经济最优的运维目标函数。
Figure GDA0003578336130000041
式中：Ck为机组k的运行成本；uk,t机组k在t时段的运行状态；Sk机组k的启停的费用；Ccut为切负荷的惩罚成本系数；
Figure GDA0003578336130000042
为负荷i在t时刻时削减的功率；NG为发电机数量；ND为负荷节点数量。
输电网安全稳定运行需满足线路与设备约束，包括功率平衡约束。
Figure GDA0003578336130000043
式中：
Figure GDA0003578336130000044
为机组k在t时段的发电量；
Figure GDA0003578336130000045
为电力系统在t时刻的所需的功率线路容量约束表示为。
Figure GDA0003578336130000046
式中：
Figure GDA0003578336130000047
和
Figure GDA0003578336130000048
分别表示线路l允许流过的最小功率和最大功率；σl,t表示运维状态。
Figure GDA0003578336130000051
机组运行约束包括功率约束。
Figure GDA0003578336130000052
式中：uk,t表示发电机的运行状态；
Figure GDA0003578336130000053
和
Figure GDA0003578336130000054
分别为发电机有功功率运行的最小功率和最大功率。
最小启停时间约束。
Figure GDA0003578336130000055
Figure GDA0003578336130000056
式中：
Figure GDA0003578336130000057
和
Figure GDA0003578336130000058
分别为机组k启停后最小持续时间
爬坡速率约束。
Figure GDA0003578336130000059
Figure GDA00035783361300000510
式中：
Figure GDA00035783361300000511
和
Figure GDA00035783361300000512
是机组k爬坡速率上下限(单位时间内增加、减少的功率)；
Figure GDA00035783361300000513
和
Figure GDA00035783361300000514
是机组k开机和关机时刻允许的最大发电量。
上述步骤4中，针对绝缘子风险预警，结合电网运行状态，建立优化模型计算运维方案。整合绝缘子报警信息，评估各线路所有的停电组合对大电网可靠性影响，建立混合整数模型计算电网潮流，引入基于鲁棒优化理论的两阶段鲁棒模型，减少不确定性问题可能给系统带来的安全隐患和经济损失，提供鲁棒性、效率最优的运维方案。
上述步骤5中，基于当前运维方案提供输电网的经济调度策略。
本发明通过IEEE14节点系统进行算例测试，使用的电力系统结构图如图1所示，该系统共有14个电力节点、20条支路、5个发电机组、9个负荷节点。通过高精度监测装置监测多电极感知的绝缘子的外观并采集裂纹尺寸数据，对绝缘子的运行状态进行评估以及风险识别后发现，其中线路7-8绝缘子裂痕较大需要紧急运维，其他线路绝缘子裂痕较小，为需要运维状态。
本发明利用上述模型计算每条线路可能的运维方案和对应的最优潮流。并用模拟退火算法，综合考虑整个电网的经济最优，从每条线路的运维方案组合中，选出最优组合，最优组合的各个机组有功出力如图2所示。结果为线路3-4、4-9、7-8为当前最优运维组合。总花费为24229元，基于当前运维方案的优化调度策略为，总发电量271.9MW，负荷量259MW满足负荷需求，发电机发电量分别为181.5MW、36.2MW、34.0MW、20.2MW，因支路7-8停电运维，8号发电机组停运，各条线路有功出力如图3所示。
本发明通过IEEE14系统进行算例测试，测试了本发明提出的方法的有效性。能够根据当前运维需求，提供经济最优的运维方案，并在当前停电运维条件下，提出机组优化调度策略。
由此可见，本发明所提出的方法能够提供电力网络智慧运维及优化调度策略。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于自主可控芯片的绝缘子智慧运维方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，通过毫米波雷达监测多电极感知的绝缘子的外观并采集裂纹尺寸数据；
步骤2，根据步骤1测量采集的裂纹尺寸对绝缘子的运行状态进行评估以及风险识别预警；
步骤3，建立以大电网总损失值最小为目标的绝缘子运维模型，为下一步计算当前线路停电运维方案做准备：
Figure FDA0003578336120000011
式中：Ck为机组k的运行成本；uk，t机组k在t时段的运行状态；Sk机组k的启停的费用；Ccut为切负荷的惩罚成本系数；
Figure FDA0003578336120000012
为负荷i在t时刻时削减的功率；NG为发电机数量；ND为负荷节点数量；
步骤4，针对绝缘子预警信息，结合电网运行状态，计算当前线路停电运维方案并建立以系统运行成本最小为目标的最优潮流模型，计算当前线路停电运维组合条件下的最优潮流；
步骤5，通过模拟退火算法，从每条线路的运维方案组合中找出最优解，计算整个电网总成本最低的停电运维及调度方案，提供缺电量、经济性最优的运维方案。
2.根据权利要求1所述的一种基于自主可控芯片的绝缘子智慧运维方法，其特征在于：所述步骤1中，绝缘子外观监测方法如下，通过毫米波雷达前后回波的变化，检测绝缘子内部是否存在裂纹。
3.根据权利要求1所述的一种基于自主可控芯片的绝缘子智慧运维方法，其特征在于：所述步骤2中，根据微裂纹尺寸监测结果，对绝缘子进行运行状态评估，通过二维傅立叶变换滤波，检测毫米级以上的微裂纹，对即将到达零值的绝缘子采取风险预警识别。
4.根据权利要求1所述的一种基于自主可控芯片的绝缘子智慧运维方法，其特征在于：所述步骤3中，建立以大电网总损失值最小为目标的绝缘子运维模型。
5.根据权利要求1所述的一种基于自主可控芯片的绝缘子智慧运维方法，其特征在于：所述步骤4中，针对绝缘子预警信息，结合电网运行状态，计算当前线路停电运维方案；
建立以系统运行成本最小为目标的最优潮流模型，输电网安全稳定运行需满足线路与设备约束，线路包括功率平衡约束、线路容量约束、设备约束包括机组功率约束、最小启停时间约束、及爬坡速率约束；
计算当前线路停电运维组合条件下的最优潮流，减少因线路停电运维给电力网络带来的损失。
6.根据权利要求1所述的一种基于自主可控芯片的绝缘子智慧运维方法，其特征在于：所述步骤5中，通过模拟退火算法从每条线路的各种运维方案中得到最优组合，并计算整个电网成本最低的停电运维及调度方案，提供缺电量、经济性最优的运维方案。
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CN105305490B (zh) * 2015-10-26 2017-10-13 国网天津市电力公司 一种考虑电能质量经济性最优的有源配电网规划方法
CN106778734B (zh) * 2016-11-10 2020-04-21 华北电力大学（保定） 一种基于稀疏表示的绝缘子掉串缺陷检测方法
CN109102146B (zh) * 2018-06-29 2021-10-29 清华大学 基于多参数线性规划的电力系统风险评估加速方法
CN110136097A (zh) * 2019-04-10 2019-08-16 南方电网科学研究院有限责任公司 一种基于特征金字塔的绝缘子故障识别方法与装置

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Assignor: SOUTHEAST University

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Denomination of invention: An Intelligent Operation and Maintenance Method for Insulators Based on Autonomous Controllable Chip

Granted publication date: 20220614

License type: Exclusive License

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