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        電網(wǎng)智能調(diào)度命令票系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)識別方法

        2022-12-23 12:03:34吳龍騰蔡新雷李嘉銘高海翔林裕新
        電子設(shè)計(jì)工程 2022年24期
        關(guān)鍵詞:命令梯度調(diào)度

        吳龍騰,蔡新雷,李嘉銘,高海翔,林裕新

        (1.廣東電網(wǎng)調(diào)度控制中心,廣東 廣州 510600;2.廣東電網(wǎng)湛江供電局,廣東湛江 524000;3.廣東電網(wǎng)汕頭供電局,廣東 汕頭 515000)

        電氣操作票是一種保證電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行的有效措 施[1],調(diào)度命令票通常是由省級及以上電網(wǎng)調(diào)度中心發(fā)布,負(fù)責(zé)管轄和調(diào)度一定數(shù)量的大型變電站,由于調(diào)度命令涉及的變電站以及操作組件數(shù)量較多,因此需要保證其邏輯關(guān)系的適用性,即準(zhǔn)確判斷相關(guān)電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)[2]。

        國外最早開始電網(wǎng)智能調(diào)度操作研究的是日本,研究成果集中在建立變電站模型層次關(guān)系層面。繼日本之后,美國和加拿大學(xué)者也開始了相關(guān)研究,研究成果主要集中在分解操作內(nèi)容和建立操作順序方面[3]。國內(nèi)對電網(wǎng)智能調(diào)度命令票的研究始于80 年代中期的一部分高校和科研院所,其相繼開發(fā)了適用于多種類型的電網(wǎng)操作命令票,并取得了較好的研究成果,其中,文獻(xiàn)[4]利用混合加密算法,構(gòu)建電網(wǎng)指令交互模型,實(shí)現(xiàn)開放指令在嵌入式平臺(tái)的順利運(yùn)行。文獻(xiàn)[5]利用概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),分類治理電網(wǎng)智能調(diào)度設(shè)備,并完成治理效果評價(jià),在電網(wǎng)智能調(diào)度領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)了電能質(zhì)量高效管理,但是在運(yùn)行狀態(tài)識別方面,其系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)梯度特征難以識別,難以控制與判斷電網(wǎng)智能調(diào)度命令票系統(tǒng)的邏輯關(guān)系,對此,提出一種電網(wǎng)智能調(diào)度命令票系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)識別方法。

        1 運(yùn)行狀態(tài)識別

        1.1 提取智能調(diào)度命令票運(yùn)行梯度特征

        利用獲取的電網(wǎng)中電氣節(jié)點(diǎn)以及電氣線路的電氣介數(shù),即可提取智能調(diào)度命令票的運(yùn)行梯度特征[9]。

        定義電網(wǎng)中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)第i個(gè)樣本的輸出函數(shù)公式為:

        其中,wT表示電氣節(jié)點(diǎn)的權(quán)重,c表示第i個(gè)樣本的輸入電流,m表示第i個(gè)樣本的偏置數(shù)值,σ表示電氣介數(shù)參數(shù),則得出智能調(diào)度命令票中的樣本損失函數(shù)的計(jì)算公式為:

        其中,yi表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)際輸出值,表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的目標(biāo)輸出值,則根據(jù)樣本點(diǎn)的損失數(shù)值,得出成本函數(shù)的表達(dá)公式如下:

        其中,(w,m)表示第i個(gè)樣本的成本函數(shù)偏導(dǎo),c表示電網(wǎng)智能調(diào)度命令票的輸入樣本數(shù)量。求取成本函數(shù)的梯度,表達(dá)公式如下:

        其中,?S表示成本函數(shù)的梯度,將初始化權(quán)重進(jìn)行賦值,對式(4)中的參數(shù)進(jìn)行隨機(jī)取值,得到成本函數(shù)與樣本梯度值。設(shè)定運(yùn)行梯度的步長為δ,根據(jù)步長以及初始值,提取運(yùn)行梯度特征,公式如下:

        其中,w1、m1、S(w1,m1)分別表示在梯度的步長為δ的條件下,成本函數(shù)與偏導(dǎo)數(shù)值的梯度變化,根據(jù)定義好的目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化取值范圍,應(yīng)用梯度下降理論,判斷運(yùn)行狀態(tài)的出發(fā)點(diǎn)和下降方向,通過計(jì)算輸出函數(shù)、損失函數(shù)以及成本函數(shù),得出電網(wǎng)智能調(diào)度命令票的運(yùn)行梯度樣本,從而得出梯度特征[10],完成智能調(diào)度命令票的運(yùn)行梯度特征提取。

        1.2 構(gòu)建命令票識別矩陣

        由于電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的變化頻率較高,為了能夠準(zhǔn)確識別電網(wǎng)智能調(diào)度命令票的運(yùn)行狀態(tài)[11],因此需要在運(yùn)行梯度特征提取的基礎(chǔ)上,利用實(shí)時(shí)安全校核的數(shù)據(jù)結(jié)果,判斷智能調(diào)度命令操作前與操作后的電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài),進(jìn)而根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行方式,進(jìn)行推理和調(diào)度命令操作分解,并根據(jù)狀態(tài)特征量進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)識別[12]。具體過程如圖1所示。

        圖1 命令票執(zhí)行實(shí)時(shí)校核流程

        根據(jù)圖1 可以看出,在得到電網(wǎng)智能調(diào)度命令票的執(zhí)行命令后,依據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與電網(wǎng)接線方式,變電站值班員按照命令票上調(diào)度要求,分解、重置電網(wǎng)運(yùn)行方式,執(zhí)行命令。針對未執(zhí)行的調(diào)度令進(jìn)行模擬操作,根據(jù)操作結(jié)果實(shí)現(xiàn)安全校核。具體內(nèi)容包括執(zhí)行順序規(guī)則、運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換等錯(cuò)誤防治規(guī)則[13]。將母線鏈中的母線節(jié)點(diǎn)序號以及節(jié)點(diǎn)類型作為母線編號與阻抗信息,得出節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖,如圖2 所示。

        圖2 六節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖

        根據(jù)圖2 可以看出,數(shù)字1-6 為母線編號,電網(wǎng)中的線路參數(shù)以線路連接的間隔單元作為連接紐帶,間隔單元中包含間隔單元起始端點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)編號,以此判斷線路所在母線,并保存到電網(wǎng)線路鏈表中,得出抗阻矩陣如下:

        其中,0 表示不存在的節(jié)點(diǎn),∞表示不相連的節(jié)點(diǎn)之間的抗阻。

        由于電網(wǎng)智能調(diào)度命令票的操作重復(fù)性較高,因此,在從初始運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換到目標(biāo)運(yùn)行狀態(tài)時(shí),轉(zhuǎn)換過程中需要嚴(yán)格遵照操作順序,比如在電網(wǎng)停電狀態(tài)下需要先將開關(guān)拉下,然后再關(guān)閉線路側(cè)刀閘以及母線的刀閘,輸電順序則與之相反。電網(wǎng)的不同運(yùn)行方式轉(zhuǎn)換,導(dǎo)致不同的命令票形成了不同的操作任務(wù),各項(xiàng)任務(wù)之間存在著多樣性與共享性聯(lián)系即邏輯關(guān)系[14]。利用命令票識別矩陣,充分?jǐn)U展程序規(guī)則,將新的操作任務(wù)添加到對應(yīng)的操作單元,在不改變原有規(guī)則的基礎(chǔ)上[15],執(zhí)行命令票任務(wù),完成運(yùn)行狀態(tài)識別方法的設(shè)計(jì),并將識別結(jié)果返回到命令票執(zhí)行實(shí)時(shí)校核流程中修正,即可完成電網(wǎng)智能調(diào)度命令票系統(tǒng)的多次維護(hù)。

        2 實(shí)驗(yàn)分析

        為了測試此次設(shè)計(jì)的識別方法的應(yīng)用效果,選取兩種常規(guī)識別方法(文獻(xiàn)[4]方法和文獻(xiàn)[5]方法)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對比,得出測試結(jié)果。

        根據(jù)測試需要,進(jìn)行時(shí)域擾動(dòng)信號參數(shù)獲取。電網(wǎng)智能調(diào)度命令票系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)體現(xiàn)在其運(yùn)行過程中受信號干擾的系統(tǒng)參數(shù)變化形式上,其中,時(shí)域行特征最為明顯,因此,時(shí)域擾動(dòng)信號參數(shù)的估計(jì)值計(jì)算過程如下:

        根據(jù)式(7)-(9),得出電壓暫升幅值、諧波幅值以及振蕩頻率的時(shí)域擾動(dòng)信號參數(shù),如表1 所示。

        表1 擾動(dòng)信號參數(shù)

        以表1 中的實(shí)際數(shù)據(jù)為依據(jù),進(jìn)行命令票執(zhí)行實(shí)時(shí)校核,將測試環(huán)境分別設(shè)置在不同的噪聲信號環(huán)境下,以電網(wǎng)智能調(diào)度命令票系統(tǒng)初始信息為對照組,在實(shí)際電網(wǎng)智能調(diào)度命令票邏輯執(zhí)行后,獲取相關(guān)數(shù)據(jù),作為實(shí)驗(yàn)組樣本,測試應(yīng)用該文方法后,修正完畢的電網(wǎng)智能調(diào)度命令票邏輯關(guān)系系數(shù)Imax與實(shí)際擬合程度,測試結(jié)果如圖3 所示。

        圖3 不同方法與實(shí)際值擬合程度

        根據(jù)圖3 可以得出,在30 dB 和100 dB 的高斯噪聲信號條件下,此次設(shè)計(jì)的運(yùn)行狀態(tài)識別方法比其他兩種常規(guī)識別方法的擬合程度高,證明此次設(shè)計(jì)的識別方法準(zhǔn)確度更高,更適用于電網(wǎng)智能調(diào)度命令票系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)識別,調(diào)度員或相關(guān)人員可以方便地掌握調(diào)度命令操作票的開票方法,并及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)修正和維護(hù),解決調(diào)度系統(tǒng)中相應(yīng)元件狀態(tài)在訂票過程中的狀態(tài)和變化規(guī)律。

        3 結(jié)束語

        該文的電網(wǎng)智能調(diào)度命令票系統(tǒng)構(gòu)造了電網(wǎng)智能調(diào)度指令單識別矩陣,共同獲取了電網(wǎng)電介值的取值范圍,高效識別電網(wǎng)智能調(diào)度指令單系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),可以在一定程度上推動(dòng)整個(gè)電網(wǎng)智能調(diào)度領(lǐng)域的發(fā)展,爭取為學(xué)術(shù)界開展相關(guān)研究奠定理論基礎(chǔ)與實(shí)踐基礎(chǔ)。但是在研究過程中,存在計(jì)算量較大的問題,其狀態(tài)識別工作較為繁瑣,未來將對此不斷完善。

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