陳輔輝 許德斌 段尚琪 黃雙得 王勝偉 周自更

【摘 要】為了隨時掌握架空輸電線路的運行狀態(tài)，降低人力物力財力的浪費，并且提高線路的可靠性，本公司研究出了一種基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的架空輸電線路狀態(tài)評估方法。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)常被用于解決未知領(lǐng)域的問題，可以靈活地展示出變量的隨機性及相關(guān)性，還能夠進行不確定性推理，因此，使用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對架空輸電線路狀態(tài)進行評估有很強的科學(xué)性。

【關(guān)鍵詞】貝葉斯網(wǎng)絡(luò) 架空輸電線路 狀態(tài)評估 故障判斷

1貝葉斯網(wǎng)絡(luò)

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)方法是一種將因果知識體系與概率相關(guān)內(nèi)容相結(jié)合的信息表示框架，它以概率分析及圖論不確定知識為基礎(chǔ)，來進行模型的推理和表達。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)有向卻無環(huán)，如圖1所示。

圖1中各個節(jié)點代表貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中的隨機變量，而有向線段表示的則是各個隨機變量之間的關(guān)系，子節(jié)點與父節(jié)點之間的條件概率有重要的意義，可以清楚地表示各個變量之間的關(guān)系強度。

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)有向卻無環(huán)。網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點代表貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中的隨機變量，而有向線段表示的則是各個隨機變量之間的關(guān)系，子節(jié)點與父節(jié)點之間的條件概率有重要的意義，可以清楚地表示各個變量之間的關(guān)系強度。

2狀態(tài)評估的數(shù)學(xué)模型

假設(shè)一架空輸電線路中有桿塔n基，其中混凝土桿塔m基，鐵塔h基，另外帶有拉線裝置的桿塔有l(wèi)基，由此以9個子事件將桿塔狀態(tài)劃分，將其分別表示為x1，x2…x9，9個事件的具體含義如下表所示：

接下來將事件的狀態(tài)劃分三類，即良好、注意及不良事件，將事件評定標準，并將每類標準的事件做出詳細的統(tǒng)計，每個子事件對桿塔以運行狀態(tài)影響概率來表示。將這9個子事件的不良狀態(tài)個數(shù)設(shè)為w1，w2…w9，與之相對應(yīng)的運行狀態(tài)影響概率為t1，t2…t9，則桿塔的不良運行狀態(tài)概率如下：

（1）

（1）式是將9個基本事件的狀態(tài)包含在內(nèi)，對整體的架空輸電線路桿塔不良運行狀態(tài)概率進行計算。對于任意一個基本事件，整條線路的桿塔會被綜合在一起，整體進行考慮。由此，桿塔的注意運行狀態(tài)概率及良好運行狀態(tài)概率都可以由計算得出。根據(jù)一系列分析得出的線路運行狀態(tài)概率能夠幫助工作人員深入了解架空輸電線路運行的狀態(tài)。

3防風(fēng)險措施

傳統(tǒng)的故障檢修方式是定期維修，這樣的維修方式存在著很大的問題。定期維修方式在一定程度上耗損了很大的人力、物力及財力，對線路進行維修造成設(shè)備的不必要停電或者嚴重停電，對電力設(shè)施可靠性有很大的影響。以狀態(tài)檢修相關(guān)需求為依據(jù)，將三至六年內(nèi)自身的實際使用情況及可靠性計算出來，然后以計算出的結(jié)果作為對其進行調(diào)整檢修的重要依據(jù)，進行一系列的協(xié)調(diào)，主要包括基建、檢修及用戶工程之間的協(xié)調(diào)、線路與變電之間的協(xié)調(diào)、配電和輸變電之間的協(xié)調(diào)及一、二次之間的協(xié)調(diào)，使綜合檢修確立的目標可以最優(yōu)完成，從而可以在平穩(wěn)的基礎(chǔ)上提高可靠性指標。真正掌握停電次數(shù)，使實際停電次數(shù)得到有效的控制，科學(xué)合理地完成線路檢修工作。原有的檢修沒有達到應(yīng)有的效果，例如，在相同的間隔內(nèi)，設(shè)備不盡相同，其檢修周期、檢修時間及使用性能不能夠很好地統(tǒng)一，經(jīng)常會出現(xiàn)今年校驗保護，明年就要檢修年關(guān)，這樣沒能夠?qū)z修合理安排，科學(xué)統(tǒng)一。只要將檢修的策略進行科學(xué)合理的調(diào)整，就可以將檢修協(xié)調(diào)統(tǒng)一。在某個特定的檢修期內(nèi)，只有將按間隔計算的停電次數(shù)真正掌握之后，才能綜合地提高線路可靠性指標。這種方式周期長、見效慢，但是長期堅持下去，將會對整體有一個大的提升。

4系統(tǒng)功能說明

nVidia公司的GPU能夠?qū)崿F(xiàn)并行數(shù)據(jù)高速緩沖，可以并行計算龐大的數(shù)據(jù)，因此具有強大的并行功能。GPU將CUDA作為編程平臺，在編譯過程中，GPU輔助主CPU進行編譯，主機上運行的大量數(shù)據(jù)可以交由GPU進行處理。CUDA的API兼容標準是C語言庫，所以在程序中要聲明函數(shù)調(diào)用是在CPU或GPU上。利用CUDA實現(xiàn)GPU上的算法加速要通過以下幾點進行：

（1）元素拷貝內(nèi)核函數(shù)設(shè)計；

（2）貝葉斯內(nèi)核函數(shù)設(shè)計。應(yīng)注意的是NaiveBayes內(nèi)核函數(shù)需按照算法的要求對參數(shù)進行處理；

（3）貝葉斯主機代碼設(shè)計。首先進行數(shù)據(jù)排序及傳輸，將排序結(jié)果進行比對，并找出逆序數(shù)的原理，由于涉及到的數(shù)據(jù)量龐大且數(shù)據(jù)類型種類繁多，如果僅僅依靠CPU進行處理效率會非常低下，因此考慮將數(shù)據(jù)以矩陣排列表示，映射到GPU紋理中，以此來實現(xiàn)并行及浮點運算。

5結(jié)語

將貝葉斯網(wǎng)絡(luò)與架空輸電線路評估結(jié)合起來，不僅能夠科學(xué)準確地得到線路運行的狀態(tài)數(shù)據(jù)，還可以反推出線路運行中存在的潛在威脅，為線路的及時修繕提供了可靠信息，對架空輸電線路狀態(tài)評估方法的發(fā)展有重要的促進作用。

參考文獻：

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