[發明專利]一種頻變輸電線建模方法

有效

• 申請號: 201510040648.6
• 申請日: 2015-01-27
• 公開（公告）號: CN104615814B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 張炳達;趙紫昆;王瀟
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06N3/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 溫國林

技術領域

本發明涉及頻變輸電線電磁暫態研究領域，尤其涉及一種頻變輸電線建模方法。

背景技術

為了建立更精確的輸電線模型，以往采用的恒定參數傳輸線暫態等值模型雖然簡便但不適合電力系統過電壓的計算。因此，考慮頻變特性是建立精確輸電線模型的前提。

由Budner提出的線路導納權函數法在進行卷積時會丟掉大量信息而不準確。隨后出現的前反行波權函數法因忽略了特性阻抗的頻變特性而存在較大誤差。Marti在該領域所做貢獻最大，其提出的Marti模型將數字濾波理論應用于輸電線頻域模型，但該方法在對特性導納和延時函數進行擬合時采用的波特圖法將擬合函數的零極點限制于實數域范圍，導致有理近似式不夠精確。

在此基礎上后來提出了矢量匹配法對特性導納和延時函數進行有理近似，使所用擬合函數的零極點范圍擴展到復數域，使得所建模型更精確。但該方法受隨機初始極點的影響較大，不同的初始極點可以得到不同的有理近似式從而影響所建模型的精確性。

因此如何避免矢量匹配法受初始極點的影響，得到特性導納和延時函數的準確近似式，提高頻變輸電線路暫態模型的精度極其重要。

發明內容

本發明提供了一種頻變輸電線建模方法，本發明將矢量匹配法與遺傳算法相結合從而提高所建頻變輸電線模型精度，詳見下文描述：

一種頻變輸電線建模方法，所述方法包括以下步驟：

構造迭代極點的適應度函數，對矢量匹配過程中出現的迭代極點群體實施選擇、交叉、變異遺傳操作；

利用遺傳算法的全局尋優能力搜尋出最優極點，并將所述最優極點應用到矢量匹配法中，對尋優方向進行優化指導，獲取具有全局最優的特性導納、延時函數的近似有理式。

本發明提供的技術方案的有益效果是：

1.本發明是在Marti模型所提出的模擬濾波技術基礎上提出的，Marti模型在應用波特圖對特性導納和等值電流源中的延時函數進行有理近似時擬合函數中的極點和余項受實數域限制，而本發明應用的矢量匹配法可以將該范圍擴展到復數域，較Marti模型更加精確。

2.本發明利用遺傳算法的全局尋優能力搜尋出最優極點，采用最優極點構成的有理近似式克服了矢量匹配法容易受初始極點影響的缺點，使得對特性導納和延時函數進行擬合所得的近似式誤差減小，從而提高了模型的精確性。

3.本發明將矢量匹配法與遺傳算法相結合，并非單純地應用遺傳算法進行緩慢尋優，而是根據矢量匹配法的有理式形式對種群個體進行適時地改寫，力求迭代快速收斂，極大地提高了尋優速度。

附圖說明

圖1為本發明的用于表示輸電線路的示意圖；

圖2為本發明的輸電線路等值電路；

圖3為本發明的特性導納的等值網絡；

圖4為本發明的算例中導線排列示意圖；

圖5為本發明的算例中特性導納幅值地中模量的擬合曲線；

圖6為本發明的算例中特性導納相角地中模量的擬合曲線；

圖7為本發明的算例中延時函數幅值地中模量的擬合曲線；

圖8為本發明的算例中延時函數相角地中模量的擬合曲線。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面對本發明實施方式作進一步地詳細描述。

由于矢量匹配法易受隨機初始極點的影響，導致所得結果誤差較大。基于此，通過構造迭代極點的適應度函數，對矢量匹配過程中出現的迭代極點群體實施選擇、交叉、變異等遺傳操作，利用遺傳算法的全局尋優能力搜尋出最優極點，并將該極點應用到矢量匹配法中，對尋優方向進行優化指導，力求快速獲取具有全局最優的特性導納、延時函數的近似有理式。從而提高所建輸電線模型的精確性。

101：對輸電線電報方程(1)進行求解得到方程組(2)的形式；

其中，x代表線路中距離初始點的距離，U(x,ω)、I(x,ω)分別表示線路不同位置點的電壓電流值，Z(ω)、Y(ω)分別表示單位長度的電阻和電導，γ為線路的傳播系數，記為γI_k和U_k、I_m和U_m分別為線路兩端的電流電壓值，Y_c(ω)和e^-γ(ω)l分別為頻變量特性導納和延時函數。