CN108280278B - 一种高压直流平抗瓦斯动态特性的仿真方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压直流平抗瓦斯动态特性的仿真方法及***，从直流***指令中获取暂态冲击电流值；基于预先建立的直流平抗瓦斯振动保护特性模型和所述暂态冲击电流值进行仿真计算，获得高压直流平抗瓦斯动态特性响应；其中，所述预先建立的直流平抗瓦斯振动保护特性模型包括采用高斯回归算法描述平抗瓦斯机械振动加速度与暂态冲击电流之间的非线性耦合特性。本发明提供的技术方案解决现有直流仿真专注于电气量因素，由于缺乏平抗瓦斯这种能够直接闭锁直流的关键复杂非电气量的精细化仿真，使得事故重演和仿真分析、设备测试和改进造成一定的困难的问题。
Description
技术领域
本发明涉及仿真计算测试平抗瓦斯设备的技术，具体涉及一种高压直流平抗瓦斯动态特性的仿真方法及***。
背景技术
近些年，已发生多起在交流电网正常操作和故障情况下，因直流平抗瓦斯保护***策略不当，导致直流闭锁，给电网带来较大冲击的事故案例，现有直流仿真专注于电气量因素，由于缺乏平抗瓦斯这种能够直接闭锁直流的关键复杂非电气量的精细化仿真，使得事故重演和仿真分析、设备测试和改进造成一定的困难。
发明内容
为解决现有直流仿真专注于电气量因素，由于缺乏平抗瓦斯这种能够直接闭锁直流的关键复杂非电气量的精细化仿真，使得事故重演和仿真分析、设备测试和改进造成一定的困难的问题，本发明的目的是提供一种高压直流平抗瓦斯动态特性的仿真方法及***，解决现有直流仿真专注于电气量因素，由于缺乏平抗瓦斯这种能够直接闭锁直流的关键复杂非电气量的精细化仿真，使得事故重演和仿真分析、设备测试和改进造成一定的困难的问题。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
本发明提供一种高压直流平抗瓦斯动态特性的仿真方法，其改进之处在于：
从直流***指令中获取暂态冲击电流值；
基于预先建立的直流平抗瓦斯振动保护特性模型和所述暂态冲击电流值进行仿真计算，获得高压直流平抗瓦斯动态特性响应；
其中，所述预先建立的直流平抗瓦斯振动保护特性模型包括采用高斯回归算法描述平抗瓦斯机械振动加速度与暂态冲击电流之间的非线性耦合特性。
进一步地：所述直流平抗瓦斯振动保护特性模型的建立过程如下：
采集直流***的历史平抗瓦斯机械振动加速度与历史暂态冲击电流；
采用高斯回归算法对平抗瓦斯机械振动加速度与暂态冲击电流之间的非线性耦合特性进行仿真计算，得到高斯系数；
根据所述高斯系数得到直流平抗瓦斯振动保护特性模型。
进一步地：所述直流平抗瓦斯振动保护特性模型用下式表示：
其中：avib为机械振动加速度，I为暂态冲击电流，λ为第一高斯系数，ε为第二高斯系数，γ为第三高斯系数。
进一步地：所述第三高斯系数γ用下式表示：
其中：ζi＝ln(avib i)表示振动加速度avib的n个中第i个值avib i的自然对数；Ii是暂态冲击电流I的n个中第i个值。
进一步地：所述第二高斯系数ε用下式表示：
其中：ζi＝ln(avib i)表示振动加速度avib的n个中第i个值avib i的自然对数；Ii是暂态冲击电流I的n个中第i个值。
进一步地：所述第一高斯系数λ用下式表示：
其中：ζi＝ln(avib i)表示振动加速度avib的n个中第i个值avib i的自然对数；Ii是暂态冲击电流I的n个中第i个值。
本发明还提供一种高压直流平抗瓦斯动态特性的仿真***，其改进之处在于：
获取模块，用于从直流***指令中获取直暂态冲击电流值；
仿真模块，用于基于预先建立的直流平抗瓦斯振动保护特性模型和所述暂态冲击电流值进行仿真计算，获得高压直流平抗瓦斯动态特性响应；
所述预先建立的直流平抗瓦斯振动保护特性模型包括采用高斯回归算法描述平抗瓦斯机械振动加速度与暂态冲击电流之间的非线性耦合特性。
进一步地：还包括建立模块，用于预先建立直流平抗瓦斯振动保护特性模型；所述建立模块包括：
采集单元，用于采集直流***的历史平抗瓦斯机械振动加速度与历史暂态冲击电流；
获得单元，用于采用高斯回归算法对平抗瓦斯机械振动加速度与暂态冲击电流之间的非线性耦合特性进行仿真计算，得到高斯系数；
根据所述高斯系数得到直流平抗瓦斯振动保护特性模型。
进一步地：所述直流平抗瓦斯振动保护特性模型用下式表示：
其中：avib为机械振动加速度，I为暂态冲击电流，λ为第一高斯系数，ε为第二高斯系数，γ为第三高斯系数。
进一步地：所述第三高斯系数γ用下式表示：
其中：ζi＝ln(avib i)表示振动加速度avib的N个中第i个值avib i的自然对数；Ii是暂态冲击电流I的n个中第i个值。
进一步地：所述第二高斯系数ε用下式表示：
进一步地：所述第一高斯系数λ用下式表示：
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的有益效果是：
本发明提供的技术方案对平抗瓦斯机械振动与冲击电流的非线性耦合动态特性进行精细化模拟和解耦，能够与电磁暂态直流工程算法相兼容，能够与纯电磁暂态实际工程控保算例进行交直流电网纯电磁仿真，可以详细描述交直流电网故障冲击电流等电气量动态变化对平抗瓦斯机械振动加速度非电气量的非线性快速响应特性，为实际工程中多次发生的平抗瓦斯误动导致直流闭锁的事故分析和故障重演、预防以及设备改进提供关键技术手段，对于进一步提高直流实用化工程仿真的多维度精度具有重要现实意义。
附图说明
图1是本发明提供的高压直流平抗瓦斯动态特性的仿真方法的流程简易图；
图2是本发明提供的高压直流平抗瓦斯动态特性的仿真方法的流程详细图；
图3是本发明提供的平抗瓦斯I模型对比曲线图；
图4是本发明提供的平抗瓦斯II模型对比曲线图；
图5是本发明提供的直流换相失败暂态冲击电流图；
图6是本发明提供的平抗瓦斯动态振动特性图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。
实施例一、
本发明提供一种高压直流平抗瓦斯动态特性的仿真方法，其流程如图1所示，包括：
S11、从直流***指令中获取暂态冲击电流值；
S12、基于预先建立的直流平抗瓦斯振动保护特性模型和所述暂态冲击电流值进行仿真计算，获得高压直流平抗瓦斯动态特性响应；其中，所述预先建立的直流平抗瓦斯振动保护特性模型包括采用高斯回归算法描述平抗瓦斯机械振动加速度与暂态冲击电流之间的非线性耦合特性。
本发明提供的高压直流平抗瓦斯动态特性的仿真方法的流程详细图如图2所示，包括：
直流平抗瓦斯保护振动特性建立过程如下所示：机械振动加速度avib可通过暂态冲击电流I进行动态相关特性计算，Ii是电流I的N个测量数据中第i个值。
其中：λ为第三高斯系数，ε为第二高斯系数，γ第三高斯系数，是待求高斯系数，两边取对数可得：
令：
ζ＝ln(avib) (6)
令：
记：
计算偏导数：
展开可得：
可求出系数矩阵：
可求出：
进而可求出第三高斯系数，如下式所示：
第二高斯系数，如下式所示：
第一高斯系数，如下式所示：
其中：ζi＝ln(avib i)表示振动加速度avib的n个中第i个值avib i的自然对数；Ii是暂态冲击电流I的n个中第i个值。
根据上述计算，可建立直流平抗瓦斯保护振动特性模型。
实施例二、
下面是所提出的上式(1-18)平抗瓦斯保护振动特性模型计算值在不同设备型号参数下与实测数据的对比效果，分别如图3和4所示：
表1不同参数平抗瓦斯测试数据与模型效果对比
表中参数说明：Max Error：最大误差；Min Error：最小误差；SSE(和方差)：Thesum of squares due to error，是拟合数据和原始数据对应点的误差的平方和；R-square(确定系数)是定义为SSR和SST的比值，SSR：Sum of squares of the regression，即预测数据与原始数据均值之差的平方和，SST：Total sum of squares，即原始数据和均值之差的平方和；RMSE(均方根)：Root mean squared error，也叫回归***的拟合标准差，是MSE的平方根，MSE(均方差)：Mean squared error，是预测数据和原始数据对应点误差的平方和的均值；Adjusted R-square:校正决定系数是指决定系数R可以用来评价回归方程的优劣，对两个具有不同个数的自变量的回归方程进行比较时，还必须考虑方程所包含的自变量个数的影响，为此提出，所谓“最优”回归方程是指校正的决定系数最大者。
基于某实际工程算例直流换相失败情况下，采用本文模型模拟实际平抗瓦斯保护机械振动特性与直流冲击电流特性之间的动态响应对比图分别如图5和6所示。通过图5和图6模拟值和工程测量值动态特性一致，验证了仿真模型的正确性。
实施例三、
基于同样的发明构思，本发明还提供一种高压直流平抗瓦斯动态特性的仿真***，包括：
获取模块，用于从直流***指令中获取直暂态冲击电流值；
仿真模块，用于基于预先建立的直流平抗瓦斯振动保护特性模型和所述暂态冲击电流值进行仿真计算，获得高压直流平抗瓦斯动态特性响应；
所述预先建立的直流平抗瓦斯振动保护特性模型包括采用高斯回归算法描述平抗瓦斯机械振动加速度与暂态冲击电流之间的非线性耦合特性。
进一步地：还包括建立模块，用于预先建立直流平抗瓦斯振动保护特性模型；所述建立模块包括：
采集单元，用于采集直流***的历史平抗瓦斯机械振动加速度与历史暂态冲击电流；
获得单元，用于采用高斯回归算法对平抗瓦斯机械振动加速度与暂态冲击电流之间的非线性耦合特性进行仿真计算，得到高斯系数；
根据所述高斯系数得到直流平抗瓦斯振动保护特性模型。
进一步地：所述直流平抗瓦斯振动保护特性模型用下式表示：
其中：avib为机械振动加速度，I为暂态冲击电流，λ为第一高斯系数，ε为第二高斯系数，γ为第三高斯系数。
进一步地：所述第三高斯系数γ用下式表示：
其中：ζi＝ln(avib i)表示振动加速度avib的N个中第i个值avib i的自然对数；Ii是暂态冲击电流I的n个中第i个值。
进一步地：所述第二高斯系数ε用下式表示：
进一步地：所述第一高斯系数λ用下式表示：
本发明对实际工程中多次导致直流闭锁的非电气量设备平抗瓦斯保护进行了电气相关动态特性建模，针对不同设备型号参数下与实测数据对比效果良好，且与直流电磁暂态工程计算相兼容，关键点在于采用公式(1-18)的计算步骤进行直流平抗瓦斯机械振动加速度和暂态冲击电流进行动态相关特性建模，建立直流平抗瓦斯保护的仿真模型。可以针对不同型号和动态特性的平抗瓦斯保护进行仿真建模，为实际工程中多次发生的平抗瓦斯保护误动导致直流闭锁的事故分析和故障重演、预防以及设备改进提供关键技术手段。以此为思想进行的数学仿真建模方法都在本发明的保护范围之内。
本发明不仅对直流平抗瓦斯保护振动特性进行建模，其方法也对不同电压等级的变压器瓦斯保护、高压电抗器瓦斯保护、中压电抗器瓦斯保护、低压电抗器瓦斯保护、可控高抗瓦斯保护，都适用。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高压直流平抗瓦斯动态特性的仿真方法，其特征在于：
从直流***指令中获取暂态冲击电流值；
基于预先建立的直流平抗瓦斯振动保护特性模型和所述暂态冲击电流值进行仿真计算，获得高压直流平抗瓦斯动态特性响应；
其中，所述预先建立的直流平抗瓦斯振动保护特性模型包括采用高斯回归算法描述平抗瓦斯机械振动加速度与暂态冲击电流之间的非线性耦合特性；
所述直流平抗瓦斯振动保护特性模型的建立过程如下：
采集直流***的历史平抗瓦斯机械振动加速度与历史暂态冲击电流；
采用高斯回归算法对平抗瓦斯机械振动加速度与暂态冲击电流之间的非线性耦合特性进行仿真计算，得到高斯系数；
根据所述高斯系数得到直流平抗瓦斯振动保护特性模型；
所述直流平抗瓦斯振动保护特性模型用下式表示：
其中：avib为机械振动加速度，I为暂态冲击电流，λ为第一高斯系数，ε为第二高斯系数，γ为第三高斯系数。
2.如权利要求1所述的仿真方法，其特征在于：所述第三高斯系数γ用下式表示：
其中：ζi＝ln(avib i)表示振动加速度avib的n个中第i个值avib i的自然对数；Ii是暂态冲击电流I的n个中第i个值。
3.如权利要求1所述的仿真方法，其特征在于：所述第二高斯系数ε用下式表示：
其中：ζi＝ln(avib i)表示振动加速度avib的n个中第i个值avib i的自然对数；Ii是暂态冲击电流I的n个中第i个值。
4.如权利要求1所述的仿真方法，其特征在于：所述第一高斯系数λ用下式表示：
其中：ζi＝ln(avib i)表示振动加速度avib的n个中第i个值avib i的自然对数；Ii是暂态冲击电流I的n个中第i个值。
5.一种高压直流平抗瓦斯动态特性的仿真***，其特征在于：
获取模块，用于从直流***指令中获取直暂态冲击电流值；
仿真模块，用于基于预先建立的直流平抗瓦斯振动保护特性模型和所述暂态冲击电流值进行仿真计算，获得高压直流平抗瓦斯动态特性响应；
所述预先建立的直流平抗瓦斯振动保护特性模型包括采用高斯回归算法描述平抗瓦斯机械振动加速度与暂态冲击电流之间的非线性耦合特性；
还包括建立模块，用于预先建立直流平抗瓦斯振动保护特性模型；所述建立模块包括：
采集单元，用于采集直流***的历史平抗瓦斯机械振动加速度与历史暂态冲击电流；
获得单元，用于采用高斯回归算法对平抗瓦斯机械振动加速度与暂态冲击电流之间的非线性耦合特性进行仿真计算，得到高斯系数；
根据所述高斯系数得到直流平抗瓦斯振动保护特性模型；
所述直流平抗瓦斯振动保护特性模型用下式表示：
其中：avib为机械振动加速度，I为暂态冲击电流，λ为第一高斯系数，ε为第二高斯系数，γ为第三高斯系数。
6.如权利要求5所述的仿真***，其特征在于：所述第三高斯系数γ用下式表示：
其中：ζi＝ln(avib i)表示振动加速度avib的N个中第i个值avib i的自然对数；Ii是暂态冲击电流I的n个中第i个值。
7.如权利要求5所述的仿真***，其特征在于：所述第二高斯系数ε用下式表示：
8.如权利要求5所述的仿真***，其特征在于：所述第一高斯系数λ用下式表示：
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