[發明專利]一種基于粒子群算法的輸電線路機械除冰次序優化方法

有效

• 申請號: 201610922967.4
• 申請日: 2016-10-29
• 公開（公告）號: CN106571610B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 謝云云;黃琳雁;唐銳;宋雯雯;宋坤隆;石屹嶺;張成;卜京;殷明慧;姚娟;鄒云;蔡晨曉;張俊芳
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02G7/16
• 分類號: H02G7/16;H02G1/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 馬魯晉

1.一種基于粒子群算法的輸電線路機械除冰次序優化方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、獲取覆冰厚度信息和架空線路靜態信息，覆冰厚度信息即連續檔各檔的覆冰厚度，架空線路靜態信息包括：各檔檔距、高差、絕緣子串長度及各絕緣子串偏移量、電線型號；

步驟2、隨機初始化M個初始除冰次序組合，作為算法的初始種群；對除冰次序組合采用順序編碼，設其檔距號分別為1，2，…，n，每檔都被除一次冰且僅一次，粒子除冰的順序表示為T＝(C₁，C₂，…，C_n)，設C_i表示第i個除冰檔的檔距序號；

步驟3、確定除冰次序組合的不平衡力，若不平衡力不在設定的安全范圍內，則重新生成除冰次序組合，直到不平衡力在安全范圍內；

步驟4、根據建立的路徑適應度函數，計算除冰次序組合的適應度；

步驟5、尋找適應度最好的全局最優粒子及適應度最好時的個體最優粒子，進行迭代，得到新一代的粒子群；

步驟6、判斷是否到達迭代終止條件，如果到達，則輸出最優除冰次序，否則轉步驟3。

2.根據權利要求1所述一種基于粒子群算法的輸電線路機械除冰次序優化方法，其特征在于，步驟3中確定除冰次序組合的不平衡力具體包括以下步驟：

步驟3-1、列出檔距變化與電線應力間的關系：

式中σ_i0——待求值，為第i檔在氣溫為t、比載為γ_i下的電線水平應力(N/mm²)；

σ₀——架線氣溫下各檔水平應力，可通過架線設計圖紙查得或公式計算得到；

l_i0——各檔檔距；

γ₀、γ_i——導線覆冰前比載和導線覆冰后比載，γ₀為q*g/A，γ_i為q*g/A+0.027728(b(b+D)/A)，其中q為導線單位長度質量，g為重力加速度，A為導線截面積，b為導線覆冰厚度，D為導線外徑；

Δl_i——待求值，為第i檔檔距比架線情況懸垂串處于中垂位置時檔距的增長量(m)，當檔距縮短時Δl_i本身為負值；

Δh_i——待求值，為第i檔兩端懸垂串偏斜后懸掛點間高差h_i0的變化量(m)，右懸掛點高左懸掛點者h_i0及高差角β_i0為正值；

t、t₀——分別為除冰時氣溫和架線時氣溫；

α——導線膨脹系數(1/℃)，根據導線型號查表得；

步驟3-2、列出第i檔高差變化與第i基塔懸掛點偏移間的關系式：

式中Δh_i——待求值，第i檔高差h_i0的增量

δ_i、δ_i-1——待求值，與檔距的增長量值一樣，第i檔兩端第i-1基塔上懸掛點偏移的水平距離，其中兩端耐張塔的δ為0；

λ——各桿塔上的懸垂絕緣子串長度，其中兩端耐張塔上也假定有λ，但δ為0；

步驟3-3、列出懸垂串偏斜與電線應力間的關系方程：

式中δ_i——δ_i＝δ_i-1+Δl_i(m)；

A——導線彈性系數和截面積，根據導線型號查表得；

γ_i——導線覆冰后比載，γ_i為q*g/A+0.027728(b(b+D)/A)，其中q為導線單位長度質量，g為重力加速度，A為導線截面積，b為導線覆冰厚度，D為導線外徑；

δ_i——待求值，與檔距的增長量值一樣，第i檔兩端基塔上懸掛點偏移的水平距離，其中兩端耐張塔的δ為0；

Gi、λ——各桿塔上的懸垂絕緣子串的垂向荷載及長度，其中兩端耐張塔上也假定有λ，但δ為0；

l_i0——各檔檔距；

h_i0、h_(i+1)0——懸垂串均處于中垂位置時，分別為第i基直線塔上電線懸掛點對鄰塔第i-1和第i+1基懸掛點間的高差(m)，大號比小號塔高者h本身值為正值，反之為負值；

β_i0——各檔高差角；

步驟3-4、將式(1)式(2)式(3)組成一個方程組，共有3n個方程，有Δl_i、Δh_i、σ_i0共3n個未知數，編制計算程序求解，將得出的各檔水平應力σ_i0乘以導線截面積即為所求各檔水平張力，桿塔不平衡張力差如下：

ΔF_i＝(σ_i+1-σ_i)A＝F_i+1-F_i(i＝1,2,…,n)(式4)

式中：σ_i+1和σ_i分別為第i+1檔和第i檔電線的水平應力(N/mm²)；A為電線的截面積(mm²)；F_i+1和F_i分別為第i+1和第i檔電線的水平張力(N)；ΔF_i為第i根桿塔除冰過程中所承受的不平衡張力差；n為桿塔的數目；

桿塔最大不平衡張力百分比如下：

式中：lim_b為電線的計算拉斷力；sec_cof為安全系數；FC為桿塔的不平衡力張力差占最大使用張力的百分比；n為桿塔的數目。