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        城市軌道交通電氣系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷建模方法研究

        2017-09-22 22:27:10張略
        進出口經(jīng)理人 2017年9期

        張略

        摘 要:城市軌道交通電氣系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)具有分散性、時變性、隨機性、多樣性和非連續(xù)性等多種特點。要對城市軌道交通電氣系統(tǒng)進行管理,就需要掌握其具備的特點,有針對性的進行管理。本文采用帶有反饋模擬云數(shù)據(jù)生成器,應(yīng)用隸屬度函數(shù)與經(jīng)典負(fù)荷模型相結(jié)合理論,提出一種基于窗函數(shù)的負(fù)荷模型建模方法,以期加強城市軌道交通電氣系統(tǒng)的管理。

        關(guān)鍵詞:城市軌道交通;電氣系統(tǒng);網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷

        隨著我國城市軌道交通的不斷發(fā)展,城市軌道交通的電氣網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)越來越接近安全極限值運行。在這樣的背景下,無論是電氣設(shè)備的日常監(jiān)測還是故障定位,都需要進行精確的計算,即需要進行精度更高的城市軌道交通電氣網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建模。

        一、負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)

        (一)靜態(tài)負(fù)荷模型

        1、多項式模型。常見的多項式模型為經(jīng)典的“ZIP”模型:

        P=P0[a0(V/U0)+b0+c0] Q=P0[aQ(V/U0)+bQ+cQ]

        上式中:P表示有功功率;Q表示無功功率;P0表示初始運行工況有功功率;Q0表示初始運行工況無功功率;U表示電壓;U0表示初始運行工況電壓。ap,bp,cp,aQ,bQ,cQ是相關(guān)多項式的系數(shù),用來表示每個部分所占的比重。一般情況下,這種模型用來表示被研究系統(tǒng)初始運行工況下的某一母線負(fù)荷值。電壓二次項相當(dāng)于恒定阻抗負(fù)荷,電壓一次項相當(dāng)于恒定電流部分,電壓零次項相當(dāng)于恒定功率部分。

        2、指數(shù)模型。為了能夠反映出負(fù)荷靜態(tài)特征,可用冪系數(shù)作為負(fù)荷靜態(tài)特征系數(shù),指數(shù)模型的一般形式為:

        P=P0(U/U0)nr·(f/f0)fr Q=P0(U/U0)nQ·(f/f0)fQ

        上市中f表示母線電壓的頻率;f0表示母線電壓的額定頻率;np表示負(fù)荷的有功功率/電壓特征盾數(shù);fp表示負(fù)荷的有功功率/頻率特征盾數(shù);nQ表示負(fù)荷的有功無協(xié)/電壓特征盾數(shù);fQ表示負(fù)荷的有功無協(xié)/頻率特征盾數(shù)。

        (二)輸入輸出動態(tài)負(fù)荷模型

        1、常微分方程模型。從分析負(fù)荷階躍電壓響應(yīng)的特點出發(fā),結(jié)合當(dāng)前穩(wěn)定電壓的研究需求,可將輸入輸出動態(tài)負(fù)荷模型表現(xiàn)為以下形式:TpPd+d=Ps(U)+Kp(U) Ps(U)=CSUap

        式子中Tp表示線性時間常數(shù)Ps(U)為靜態(tài)負(fù)荷項;kp(U)為動態(tài)負(fù)荷項。

        2、T-S模糊模型。假如有一個給定的廣義輸入向量(x10,x20,…Xm0),那么由各個規(guī)則輸出yi(i=1,2,…,n)的加權(quán)平均可以求得:

        式子中:n為模糊規(guī)則的具體個數(shù);yi表示第i條規(guī)則的真值;而Gi則由下面的式子確定:

        表示的是模糊算子。

        T-S模糊模型辨識經(jīng)過前提結(jié)構(gòu)的辨識、前提參數(shù)的辨識、結(jié)論參數(shù)的辨識、結(jié)論結(jié)構(gòu)的辨識、經(jīng)過對性能指標(biāo)的計算選出最優(yōu)模型。從理論上看來,所劃分的前提結(jié)構(gòu)越多,得出的結(jié)論精度越高,但是隨著劃分前提結(jié)構(gòu)的增多,最終參數(shù)的獲得時延也就越大。由于這種模型需要進行多次的辨識來優(yōu)化參數(shù),因此需要的計算時間也相對長一些。

        輸入輸出式負(fù)荷模型和機理式負(fù)荷模型相比比較容易確定參數(shù),但是使用過程中物理本質(zhì)容易被數(shù)學(xué)公式掩蓋。在總體測辨法中這類模型應(yīng)用較多,用模擬進化類算法計算,雖具有全局尋優(yōu)特性但計算時間過長。

        二、建模研究

        若用功率函數(shù)p(t0)進行一批電氣網(wǎng)絡(luò)測量的擬合,則p(t0)是由真實數(shù)據(jù)和誤差共同組成的。以正交歸一的N次多項式hj(t)為基準(zhǔn),將p(t0)展開可得:

        其中si表示的是系數(shù)。由于hj(t)是由正交歸一的,計算可以得出:

        當(dāng)t=t0時,可以得出:

        即為:∫-11[h0(t0)h0(t)+h1(t0)h1(t)+h2(t0)h2(t)+…]p(t)dt

        上式可以表示為:∫-11ωt0(t)p(t)dt

        其中wt0(t)為:h0(t0)h0(t)++h1(t0)h1(t)+h2(t0)h2(t)+…

        通常情況下,再選取固定的窗函數(shù)對數(shù)據(jù)進行加窗。設(shè)窗長足夠完成建模,wt0(t)可選取最高值,再進行具體的計算。h(t)是固定的正交歸一的基,因此t0對應(yīng)的wt0(t)是確定的一元二次多項式,將a0、a1、a2作為常數(shù)項、一次項、二次項的系數(shù),則有:

        對數(shù)據(jù)進行加窗處理,正交歸一,化到-1和1之間,選擇t0為1的常數(shù)C,那么wt0(t)則可以在整個計算過程中作為唯一確定的表達式。若t0=0,那么窗的中間時刻為輸出值,對于在線辨識系統(tǒng)來說,結(jié)果輸出后會有一定的滯后。設(shè)窗內(nèi)每一個時刻輸入值對應(yīng)的權(quán)函數(shù)為fq(t),在t=t0時,結(jié)果為:

        將每一個在窗內(nèi)測量點時刻對應(yīng)的wt0(t) fq(t)的值,根據(jù)實際情況進行離散化處理,p(ts0)可表示為:

        綜上所述,隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,人們生活水平不斷提高,對城市電氣系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷進行研究,能夠保證系統(tǒng)能夠更加順暢的運行,滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)需求。通過建模法建立數(shù)據(jù)模型,可以更加直觀的認(rèn)識到目前網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運行情況,從而采取最優(yōu)措施。endprint

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