[发明专利]一种基于支持向量回归的GIS负载能力评估方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统设备负载能力评估技术领域，尤其涉及一种基于支持向量回归的GIS负载能力评估方法。

背景技术

电力设备是构成电力系统的基本元件，其工作状况直接影响着电力系统的运行安全和可靠性。虽然，得益于设备制造工艺水平和设计技术的不断提升，我国电力设备的整体可靠性水平逐年提高，但总体上设备事故依然频发。因此，对电力设备进行负载能力评估，可提高电力设备运行可靠性，也是防御电网大面积停电和防患安全事故发生的至关重要的第一道防线。

气体绝缘组合电器(Gas Insulated Switchgear，简称GIS)是输变电系统中的关键设备，相比敞开式输电设备，它具有占地面积小、受工作环境影响小、检修周期长等优点。随着我国城市化进程中土地资源价值的快速提高和GIS制造工艺水平和设计技术的提升，在电网建设中被大量投入使用。

GIS的在运行过程中，由于电流的热效应，触头温度会升高。根据有关标准的规定，GIS的触头温度不得超过一定范围，因此对GIS的运行电流强度水平有所限制。目前，国内外在对GIS触头温度检测方法包括神经网络法，如专利号为CN201410314505.5的“基于光纤光栅温度传感器的GIS设备触头温度监测系统”；另外还包括有基于有限元和拟合方法，如专利号为CN201410398265.1的“一种气体绝缘开关设备母线接头的温度检测方法”和专利号为

CN201410396485.0的“一种三相共箱式GIS母线接头的温度在线检测方法”，建立起触头温度与GIS设备负荷电流、环境温度等的函数关系式，但步骤较为繁琐。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于支持向量回归的GIS触头热点温度的回归预测和负载能力评估的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于支持向量回归的GIS负载能力评估方法，包括以下步骤：

步骤1、基于若干实验历史数据，得到原始样本向量数据；

步骤2、利用原始样本向量数据，采用支持向量机回归方法，得到触头热点温度的函数表达式；

步骤3、将步骤2中的得到函数表达式用于触头热点温度预测和GIS负载能力评估。

在上述的基于支持向量回归的GIS负载能力评估方法中，若干实验历史数据包括触头热点温度t_m、GIS外壳温度t_a、环境温度t_b、负荷电流I_θ和接触电阻R_K；原始样本向量数据的形式为

在上述的基于支持向量回归的GIS负载能力评估方法中，步骤2的实现包括采用形如的函数进行触头热点温度的回归预测，通过构造并解决优化问题：

来得到参数ω和b；具体步骤如下：

步骤2.1、对参数C和ε的取值范围和增量步长进行设定，进行网格寻优，采用留一法交叉验证计算均方误差，将对应最小均方误差的参数对作为最佳参数；

步骤2.2、将最佳参数代入到优化问题中，求解参数ω和b，其解形如：

触头热点温度t_m关于GIS外壳温度t_a、环境温度t_b、负荷电流I_θ和接触电阻R_K的函数表达式为：

其中ω₁，ω₂和ω₃均为常数。

在上述的基于支持向量回归的GIS负载能力评估方法中，步骤3的实现包括：

步骤3.1参照标准DL/T-593《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》，根据环境温度t_b，计算出触头最大允许温度t_max；

式中，触头最大允许温升Δt_r符合DL/T-593中表3规定的温升极限要求；

步骤3.2、通过求出最大负载率K_max，对GIS的负载状态进行评估；

将式(4)计算得到的触头最大允许温度t_max代入式(3)，计算出给定环境温度、外壳温度和接触电阻下的最大负荷电流I_m；

最大负载率K_max为：

式中，I_r为额定电流。