專利名稱：基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆的電容器補(bǔ)償容量和介質(zhì)損耗的軟測量及在線監(jiān)測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于解決配電網(wǎng)智能電容器中難以用傳感器在線實(shí)時(shí)測量的補(bǔ)償容量、介質(zhì)損耗這三個(gè)關(guān)鍵變量的在線估計(jì)問題的軟測量方法，及具備電容器參數(shù)在線監(jiān)測功能的配電網(wǎng)智能電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
并聯(lián)電容器作為一種重要的無功補(bǔ)償設(shè)備，在電力系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛，其安全運(yùn)行對于整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、正常供電起著非常重要的作用。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，在線運(yùn)行電容器各種故障頻發(fā)，為此而采取的傳統(tǒng)策略是“時(shí)間基準(zhǔn)維修”，該策略導(dǎo)致了過多的不必要的停機(jī)及維修，耽誤無功補(bǔ)償，同時(shí)也無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)帶傷運(yùn)行的電容器。因此，研制集測量、 診斷等多功能于一體的綜合智能化監(jiān)測裝置是解決電容器有效運(yùn)行和故障保護(hù)的有力手段。電容器介質(zhì)損耗及補(bǔ)償容量是表征電容器質(zhì)量的重要參數(shù)，其準(zhǔn)確、穩(wěn)定的測量一直是在線監(jiān)測技術(shù)的一個(gè)難點(diǎn)與重點(diǎn)。為解決變量的測量問題，采用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)的軟測量技術(shù)。所謂軟測量，就是選擇與被估計(jì)變量相關(guān)的一組直接可測量變量，構(gòu)造某種以直接可測變量為輸入、被估計(jì)變量為輸出的模型，用計(jì)算機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn)的估計(jì)。由于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有逼近復(fù)雜非線性函數(shù)的能力，它在軟測量領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用所形成的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軟測量方法，為電容器運(yùn)行中的關(guān)鍵變量的軟測量問題的解決提供了有力的手段。國內(nèi)外沒有相關(guān)的專利和文獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述原因，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種配電網(wǎng)智能電容器運(yùn)行過程變量的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆軟測量及軟儀表構(gòu)造方法，即是一種電容器運(yùn)行過程非常重要但是難以用傳感器在線實(shí)時(shí)測量的變量(包括電容器補(bǔ)償容量和電容器介質(zhì)損耗)的在線估計(jì)方法及相應(yīng)的軟儀表構(gòu)造方法。本發(fā)明的配電網(wǎng)智能電容器運(yùn)行過程變量的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆軟測量方法依據(jù)電容器運(yùn)行過程的模型，選擇確定電容器運(yùn)行過程在線直接可測的輸入量、在線直接可測的輸出量和需離線分析的不直接可測量；然后再選擇確定電容器運(yùn)行過程的內(nèi)含傳感器的主輸入量、輔輸入量和輸出量，并建立內(nèi)含傳感器的模型(該內(nèi)含傳感器是一個(gè)假想的傳感器，其主輸入量為電容器補(bǔ)償容量X1、電容器介質(zhì)損耗、；輔輸入量為電容器的運(yùn)行電流^、電容器溫度U2 ；輸出量為電容器的運(yùn)行電壓χ3、電網(wǎng)頻率χ4?？烧J(rèn)為內(nèi)含傳感器是包含在電容器運(yùn)行過程中的一個(gè)子系統(tǒng)，其主輸入量、輔輸入量與輸出量之間滿足電容器運(yùn)行過程模型的變量約束關(guān)系，但在實(shí)際電容器運(yùn)行過程，中并不存在這樣的一個(gè)物理傳感器)；然后采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并通過對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練構(gòu)造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆，來實(shí)現(xiàn)該內(nèi)含傳感器逆； 最后將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆串接在電容器運(yùn)行過程之后，實(shí)現(xiàn)對電容器補(bǔ)償容量及電容器介質(zhì)損耗的在線軟測量。本發(fā)明的電容器運(yùn)行過程的在線直接可測的輸入量為電容器的運(yùn)行電流U1、電容器溫度U2，在線直接可測的輸出量為電容器的運(yùn)行電壓X3、電網(wǎng)頻率&，需離線分析的不直接可測量為電容器補(bǔ)償容量X1、電容器介質(zhì)損耗&。本發(fā)明電容器運(yùn)行過程的內(nèi)含傳感器的主輸入量為電容器補(bǔ)償容量X1、電容器介質(zhì)損耗& ；輔輸入量為電容器的運(yùn)行電流Ul、電容器溫度U2 ；輸出量為電容器的運(yùn)行電壓 X3、電網(wǎng)頻率& ；該內(nèi)含傳感器可逆；內(nèi)含傳感器逆的主輸入量為電容器的運(yùn)行電壓X3、電網(wǎng)頻率A，輔輸入量為電容器的運(yùn)行電流U1、電容器溫度U2，輸出量電容器補(bǔ)償容量X1、電容器介質(zhì)損耗&。本發(fā)明的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的各權(quán)系數(shù)通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、離線數(shù)據(jù)處理、用數(shù)據(jù)訓(xùn)練人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)確定。本發(fā)明的具體的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆測量方法是首先根據(jù)電容器運(yùn)行過程的模型
權(quán)利要求
1.一種電容器參數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆軟測量方法及在線監(jiān)測，其特征在于通過對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練確定各權(quán)系數(shù)構(gòu)造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)對電容器補(bǔ)償容量、電容器介質(zhì)損耗的測量；智能電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)場前置裝置(4)包括并聯(lián)電抗器、并聯(lián)電容器、電容器套管、避雷器、熔斷器、溫度傳感器、電流互感器、電壓互感器、放電線圈及信號電纜；在線監(jiān)測系統(tǒng)的信號采集終端( 包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理器、復(fù)雜可編程邏輯控制器、報(bào)警裝置及人機(jī)界面。所述的電壓互感器、電流互感器及溫度傳感器的輸出送至所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入口，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出接所述數(shù)字信號處理器的數(shù)據(jù)輸入口，所述數(shù)字信號處理器的控制輸出接所述報(bào)警裝置及所述復(fù)雜可編程邏輯控制器的輸入端，該復(fù)雜可編程邏輯器件的輸出控制所述斷路器的通斷。所述電抗器與所述電容器并聯(lián)連接，構(gòu)成LC無源濾波器，濾除諧波。
2.如權(quán)利要求1所述電容器參數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆軟測量方法，其特征在于依據(jù)電容器運(yùn)行過程(1)的模型，選擇確定電容器運(yùn)行過程(1)在線直接可測的輸入量、在線直接可測的輸出量和需離線分析的不直接可測量；然后再選擇確定電容器運(yùn)行過程的(1)內(nèi)含傳感器的主輸入量、輔輸入量和輸出量，并建立內(nèi)含傳感器的模型；然后采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并通過對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練構(gòu)造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆(3)，來實(shí)現(xiàn)該內(nèi)含傳感器逆；最后將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆(3)串接在電容器運(yùn)行過程(1)之后，實(shí)現(xiàn)對電容器補(bǔ)償容量及電容器介質(zhì)損耗的在線軟測量。
3.如權(quán)利要求2所述電容器參數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆軟測量方法，其特征在于電容器運(yùn)行過程(1)的內(nèi)含傳感器( 的主輸入量為電容器補(bǔ)償容量&、電容器介質(zhì)損耗& ；輔輸入量為電容器的運(yùn)行電流U1、電容器溫度U2 ；輸出量為電容器的運(yùn)行電壓x3、電網(wǎng)頻率& ；該內(nèi)含傳感器( 可逆；內(nèi)含傳感器逆的主輸入量為電容器的運(yùn)行電壓X3、電網(wǎng)頻率&，輔輸入量為電容器的運(yùn)行電流U1、電容器溫度U2，輸出量電容器補(bǔ)償容量X1、電容器介質(zhì)損耗&。
4.如權(quán)利要求1、2所述電容器參數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆軟測量方法的軟儀表構(gòu)造方法，其特征在于采用數(shù)字信號處理器構(gòu)造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟儀表，其中，內(nèi)含傳感器O)的輔輸入量，即電容器的運(yùn)行電流U1、電容器溫度U2接數(shù)字信號處理器的輸入端，內(nèi)含傳感器O)的輸出量電容器的運(yùn)行電壓X3、電網(wǎng)頻率X4接數(shù)字信號處理器的輸入端。數(shù)字信號處理器程序包括主程序和兩個(gè)中斷服務(wù)子程序；數(shù)字信號處理器主程序先對數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入數(shù)據(jù)顯示與故障診斷的循環(huán)；主程序數(shù)據(jù)顯示與故障診斷期間， 按一定時(shí)間間隔運(yùn)行軟測量中斷服務(wù)子程序，如果出現(xiàn)故障則運(yùn)行異常中斷服務(wù)子程序; 軟測量中斷服務(wù)子程序的處理流程為先對主程序進(jìn)行現(xiàn)場保護(hù)，然后通過互感器、傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換采集電壓、電流、溫度和頻率數(shù)據(jù)，再對數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，對濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆運(yùn)算，將得到的結(jié)果輸出到人機(jī)界面的存儲器中，最后恢復(fù)現(xiàn)場并返回主程序。
5.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)智能電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述現(xiàn)場前置裝置中的電容器與放電線圈相連接，放電線圈通過信號電纜與信號采集終端連接。
6.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)智能電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述電流互感器及電壓互感器通過信號電纜與信號采集終端連接。
7.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)智能電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述溫度傳感器通過信號電纜與信號采集終端連接，溫度傳感器采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器完成對電容器溫度以及環(huán)境溫度的采集。
8.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)智能電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述信號電纜都為屏蔽傳輸電纜。
9.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)智能電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)字信號處理器采用TMS320F2812DSP芯片；所述復(fù)雜可編程邏輯器件采用CY37064VP100-143AC芯片； 所述數(shù)字信號處理器的數(shù)據(jù)總線與所述復(fù)雜可編程邏輯器件的數(shù)據(jù)總線、模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)總線相連；所述數(shù)字信號處理器的復(fù)位端口與所述復(fù)雜可編程邏輯器件的復(fù)位端口、模數(shù)轉(zhuǎn)換器的復(fù)位端口相連。
10.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)智能電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述報(bào)警裝置包括聲光顯示器。
11.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)智能電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特種征在于所述LC無源濾波器參數(shù)固定，濾除系統(tǒng)中的5次諧波。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種配電網(wǎng)智能電容器運(yùn)行過程變量的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆軟測量及軟儀表構(gòu)造方法，是一種解決電容器運(yùn)行過程中難以用傳感器在線實(shí)時(shí)測量的變量的在線估計(jì)方法。依據(jù)電容器運(yùn)行過程模型，建立內(nèi)含傳感器的模型，構(gòu)造串接在電容器運(yùn)行過程之后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆實(shí)現(xiàn)內(nèi)含傳感器逆，最終實(shí)現(xiàn)對電容器補(bǔ)償容量和介質(zhì)損耗的在線軟測量。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆采用數(shù)字信號處理器實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明還涉及一種配電網(wǎng)智能電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)包括在線監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)場前置裝置和信號采集終端，傳感器檢測電容器單元上相應(yīng)的物理量，數(shù)模轉(zhuǎn)換后送給數(shù)字信號處理器來做出故障判斷，由編程邏輯器件的輸出控制斷路器的通斷。該系統(tǒng)靈敏可靠，保障了智能電容器的安全運(yùn)行。
文檔編號G01R27/26GK102331528SQ20111019314
公開日2012年1月25日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者劉國海, 葉小松, 吳振飛, 廖志凌, 梅從立, 邢鳴 申請人:江蘇鎮(zhèn)安電力設(shè)備有限公司