架空输电线路覆冰过程预警时空多粒度模型研究

发布时间：2020-08-27 16:36

【摘要】：输电线路覆冰负荷的预测对于电网规划的运用实践及经济方面都扮演很重要的意义。覆冰影响的电力系统空间规模、局域地理因素非常复杂,导致电力系统变化复杂。大多数对于电力系统的检测预警与巡维控制都在不同的空间粒度和时间粒度上进行的。从架空输电线路覆冰的影响因素及变化规律出发,分别从时间和空间多粒度角度出发,建立合适的架空输电线路覆冰负荷时间多粒度预测和线路覆冰预警态势评估系统,为电力传输系统覆冰后提供预警决策是亟需解决的问题。本文拟基于数据驱动方法,针对目前存在的输电线路覆冰预警模型对空间和时间多粒度关注不够的问题。提出架空输电线路覆冰预警时空多粒度态势评估模型。主要取得以下研究成果:1)针对覆冰负荷时间序列存在的动态性、非线性、不确定性及突变性等特征,运用时间多粒度信号分析方法小波分析和集合经验模态分解(EEMD)对输电线路覆冰负荷时间序列进行时间多粒度分析。通过实例验证,该模型可将架空输电线路覆冰负荷信号分解为多个具有不同特性分量信号,降低覆冰负荷时间序列存在的非平稳性和敏感性对预测结果的影响,以便更好地跟踪现场覆冰变化规律。2)针对传统时间序列预测模型没有考虑多个时间粒度,预测结果单一的缺点,基于线路覆冰时间序列多粒度分析后不同分量的特点,结合适用于处理时序数据的RVM和深度循环神经网络算法,提出了新的输电线路覆冰负荷时间序列组合预测模型。实验验证表明本文所提出的EEMD-RVM和EEMD-RNN时间多粒度预测方法与SVM、Elman、EEMD-Elman等对比模型进行对比。本文所提出的方法有更高的预测精度,具有很好的运用价值。3)针对缺乏对架空输电线路覆冰缺乏多维立体监测预警模式的问题,本文基于地球物理相关联信息,结合输电线路覆冰负荷时间多粒度预测结果,建立输电线路覆冰预警多粒度态势评估系统,突破并实现了重点地点、重点线性线路和重点面式广域区域的监测预警,结合数据融合、存储和分析技术,为输电线路覆冰的运维工作提供支撑。
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM752
【图文】：

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逦（２－２）逡逑２．２．２架空输电线路覆冰负荷时间序列的定义逡逑图２－１展示的是云南某电力监测站点记录的月度架空输电线路覆冰负荷量。逡逑按时间顺序，这个架空输电线路覆冰负荷序列反映了该地区的架空输电线路覆冰逡逑负荷变化情况，横坐标为时间（间隔１５分钟进行采样），纵坐标为覆冰负荷。逡逑乫！逦，逦，]F■，信ｆ＿＿，逦，——逡逑８００邋－逦｜逦Ｉ逡逑Ｉ邋６。。－丨逦丨－逡逑§邋４０°－邋Ｊ逦Ｊ邋Ｉ逡逑ｏＬＪＬｌＬ邋１１．邋＜Ｉ－．．邋ｔｆｌ．邋．邋１１邋■■邋ｉｉｌｒ邋Ｌ．邋■，逡逑０逦０．５逦１逦１．５逦２逦２．５逡逑Ｔｉｍｅ／ｓ逡逑图２－１云南某地月度架空输电线路覆冰负荷逡逑以时间为序统计排列的线路覆冰负荷及相关随机变量表示线路覆逡逑冰负荷时间序列随机事件｛竹，？￡：0或随机序列的》个有序观察值，表示为逡逑只，乃，…，凡或ｋ，？邋＝邋１，邋２，…，《｝。我们研宄的目的是，由于线路覆冰负荷随逡逑机时序的规律是模糊的，要想探索线路覆冰负荷随机时间序列的性质就需要逡逑分析观察值序列的性质从系统的角度出发

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天的负荷进行时间多粒度分析。得出各覆冰负荷周期变化所对应时间粒度及分布逡逑规律，可以为时间多粒度线路覆冰负荷预警理论基础。逡逑图２－４为复Ｍｏｒｌｅｔ小波系数模值幅角分布图，横坐标为时间（采样间隔１５分逡逑钟），以不同的时间粒度为纵坐标；从图中可以明显看出，当架空输电线路覆冰负逡逑荷量增加时分布向黄色正值中心靠近，当架空输电线路覆冰负荷量减少下降时向逡逑蓝色负值中心靠近。在整个时间域中，输电线路覆冰负荷量蓝黄颜色交替变化，体逡逑现为不同时间粒度下的输电线路覆冰负荷周期性变化。逡逑同时由图２－４可得出，在线路覆冰负荷变化过程中存在４００ａ￣５００ａ、６００ａ？７００ａ逡逑和８００ａ￣９００ａ这３种变化周期明显的时间粒度。逡逑画逡逑１０００逦２０００逦：？００逦４０００逦５０００逦６０００逦７０００逦ＷＷＯ逦９０００逡逑图２－４输电线路覆冰负荷复ＭｏＨｅｔ小波系数辐角云图逡逑线路覆冰负荷时间序列的波动能量随粒度ａ（时间间隔１５分钟的倍数）的变化逡逑可以由小波方差图反映。可用来确定线路覆冰负荷演化过程中存在的主周期。将不逡逑同时间粒度的小波系数代入方程（２－６）可以得到线路覆冰负荷变化的小波方差。以逡逑小波方差为纵坐标，时间粒度ａ为横坐标，可绘制得到小波方差图（图２－５）。图２＿逡逑５表示９０天的架空输电线路覆冰负荷序列变化强度在不同时间粒度ａ上的分布情逡逑况。逡逑线路覆冰负荷的小波方差中存在３个较为明显的峰值，由结果数据筛选可知逡逑Ｉ４逡逑

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邋１２００逡逑时间尺度／ａ逡逑图２－５架空输电线路覆冰负荷序列小波方差逡逑主周期趋势图在架空输电线路覆冰负荷多时间粒度分析中起着重要作用，根逡逑据小波方差验证的结果，绘制了决定线路覆冰负荷演化的第一至第三主周期小波逡逑系数（图２－６、图２－７、图２－８）。从主周期趋势图中可以计算得到三个主要时间粒逡逑度对应的线路覆冰负荷变化的平均周期。图２－６特征时间粒度为６２７ａ时线路覆冰逡逑负荷变化的平均周期为ｌ000ａ左右，大约经历了邋４个覆冰转换期；在８７６ａ特征时逡逑间粒度上（图２－７），线路覆冰负荷的平均变化周期为３０００ａ左右，大约５个周期的逡逑覆冰变化；在４３２ａ特征时间粒度上（图２－８），线路覆冰负荷的平均变化周期为８００ａ逡逑左右，大约６个周期的覆冰变化。逡逑第一主周期６２７ａ特征时间尺度逡逑２０００邋逦１逦１逦１逦１逦１逦１逦１逦１逦逡逑１邋ｏＷＷＷＷＶＷＷＷＶＷＷ＾逡逑－２０００邋逦１逦１逦１逦１逦１逦１逦１逦１逦逡逑０逦１０００逦２０００逦３０００逦４０００逦５０００逦６０００逦７０００逦８０００

【参考文献】