近年來,隨著全球氣候的改變,颶風、冰凍、雨雪等自然災害頻發(fā),對電網(wǎng)的安全運行造成了極大的威脅。尤其因輸電線路覆冰造成的電網(wǎng)危害越發(fā)嚴重,導線覆冰嚴重時將會導致金具損壞、斷線倒桿、倒塔等嚴重事故,危害電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運行。因此,如何對輸電線路覆冰災害進行預警保障電網(wǎng)安全運行逐漸成為一個重要的課題。受微氣象以及微地形影響,輸電線路覆冰過程呈現(xiàn)出不確定、非線性、高維多變量的特征,其解析型數(shù)學模型難于獲取。而覆冰監(jiān)測系統(tǒng)累積的數(shù)據(jù)中包含了豐富的有價值的信息,本文將基于數(shù)據(jù)驅(qū)動方法,提取覆冰監(jiān)測微氣象數(shù)據(jù)中包含的有效信息,對輸電線路覆冰定性預警方法進行研究:1)針對己有的輸電線路覆冰負荷預測預警模型中的微氣象特征參數(shù)主要依據(jù)人工經(jīng)驗進行整定,其知識傳遞不具可靠性的問題,利用輸電線路覆冰在線監(jiān)測裝置記錄的歷史數(shù)據(jù),基于粒子群聚類、譜聚類、密度峰值快速搜索聚類算法,提取了輸電線路覆冰過程的微氣象特征,給出了一種通用的、有效的且易于用計算機進行工程實現(xiàn)的輸電線路覆冰態(tài)勢預警的定性分析和判定方法。2)針對輸電線路覆冰負荷定量預測模型迭代誤差隨預測步長的增加而增大,無法對長期的覆冰負荷進行預測,以及由于小概率覆冰事件樣本較少,訓練樣本類型不完備,造成的無法對幾十年一遇、上百年一遇的重大覆冰災害進行預測的問題,提出一種基于時序近鄰保持嵌入算法的輸電線路覆冰定性預警模型,該模型通過對正常情況下的覆冰微氣象數(shù)據(jù)進行訓練,構(gòu)建預警模型,得到一條嚴重覆冰預警紅線,以預測結(jié)果是否超限為判斷依據(jù),從而預警是否有嚴重覆冰發(fā)生,給出了一種對幾十年一遇甚至上百年一遇的重大覆冰災害進行預警的方法。3)使用MATLAB對以上實驗進行了仿真,并使用云南電網(wǎng)提供的歷史數(shù)據(jù)驗證了聚類模型、時序近鄰保持嵌入算法模型的有效性,使用Python與MATLAB混編的方法設計了輸電線路覆冰預警系統(tǒng)。
【學位單位】：云南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TM752;TP277
【部分圖文】：

??一遇甚至上百年一遇的極端小概率覆冰災害進行預警。研究框架如圖１－１所示：??Ｊｆ?輸電線路蒗冰負荷預測預鰲???—?Ｉ????「參數(shù)整定不具自動?預測誤差迭代累?小概率覆冰樣本??化，依靠人工經(jīng)驗?積?不足??具體?、一?．??問題???］?［???］?［???）?［???不易獲得精確模?長期預測結(jié)果偏?無法預測ｈＣ［年一??型、知識傳遞性箜?差大，模型失效?遇的極端覆冰災害???３?［???基于聚類的輸電線路覆??冰微氣象特征提取模型?基于時序近鄰嵌入保持算法的輸電線路覆冰??——?過程預警模型??內(nèi)容??模糊推理模型???＾???驗證??施?基于大鎮(zhèn)輸電線現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)的實驗仿真平臺??Ｐｙｔｈｏｎ和ＭＡＴＬＡＢ混合編程搭建輸電線路覆冰預警系統(tǒng)??圖１－１研究內(nèi)容總體框架??本文主要對于輸電線路覆冰過程微氣象特征提取以及定性預警方法進行了研??宄，主要工作總結(jié)如下：??１）針對預測預警模型參數(shù)整定依靠專家經(jīng)驗而帶來的問題：難以獲得精確的??預測預警模型、泛化能力較弱等，建立了基于聚類的輸電線路覆冰過程微氣象特征??提取模型，采用粒子群聚類算法、譜聚類算法、密度峰值快速搜索算法分別建立輸??電線路覆冰過程微氣象特征提取模型，比較了三種算法的優(yōu)劣，通過對各類覆冰狀??況微氣象因素的統(tǒng)計分析，得到不同情況下微氣象因素于覆冰嚴重程度的內(nèi)在關(guān)??５??

搜索隨機性［３２］［３３］。??２．２．２基于粒子群聚類算法的輸電線路覆冰過程微氣象特征提取模型??圖２－１為基于粒子群聚類的輸電線覆冰過程微氣象特征提取流程，將歷史的監(jiān)??測數(shù)據(jù)，包括氣象因子（溫度、濕度、風速等）、時效因子以及由氣象因子所決定??的成災因子（導線覆冰負荷），作為模型的輸入，使用粒子群聚類算法對輸入數(shù)據(jù)??進行特征提取，輸出為一維數(shù)組，表示每組覆冰數(shù)據(jù)對應的覆冰狀態(tài)類別編號。??１０??

?實驗使用的數(shù)據(jù)為云南電網(wǎng)提供的監(jiān)測數(shù)據(jù)，每１５分鐘采樣一次。微氣象因??素及覆冰重量數(shù)據(jù)如圖２－２所示，聚類簇數(shù)々＝７，即將覆冰過程分為７個等級，粒??子數(shù)＃＝１００，?Ｃ，＝Ｃ２＝２，迭代次數(shù)Ｍ＝５００，仿真結(jié)果如圖２－３所示，其橫坐標表??示數(shù)據(jù)序號，縱坐標表示覆冰數(shù)據(jù)所對應的類別編號。??＾?１０?：＊?？?．?．?？?．?二??Ｌ?０?．?？??虺－１０?■?４??目?ＩＵ－?Ｃ?Ｌ?Ｔ?？－???：??一?０?５０
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本文編號：2871925