一种GIS母线外壳温度测点布置优化方法技术

一种GIS母线外壳温度测点布置优化方法，适用于电力系统使用。根据被监测GIS母线的具体结构构建三维空间坐标系和GIS母线模型，并利用有限元仿真计算温度场；随机选取优化算法的初始值，即在建立的三维坐标系中选取n个测点的坐标并构成初始向量i0；通过克里金空间插值法计算插值点的预测值并利用与仿真值之间的误差构建适应度函数；通过模拟退火算法求解适应度函数最小值，其值所对应的位置坐标即为温度测点的布置位置。本方法实现了对GIS母线外壳测点布置的优化，能够针对现实中GIS温度测点选择多，精度低的问题，实现GIS温度测点的优化选择，为实际工程的状态监测与评估提供了可靠的保障。可靠的保障。可靠的保障。

【技术实现步骤摘要】
一种GIS母线外壳温度测点布置优化方法

：
[0001]本专利技术涉及一种温度测点布置优化方法，尤其适用于电力系统中使用的一种GIS母线外壳温度测点布置优化方法。

技术介绍
：
[0002]随着我国电力需求量的不断增长和高压电器的发展普及，气体绝缘金属封闭开关GIS在高压变电所和特高压输电工程中的应用急剧增加。GIS设备加工工艺严格，一体化成型，占地面积小，SF6气体使得其拥有良好的开断能力。但随着运行年限的日益增长，绝缘老化或接触不良等缺陷逐渐暴露。这些缺陷往往首先表现为气体温度和壳体温度的异常变化。因此，对GIS进行全面的温度在线监测，对异常和缺陷进行预警并保证其可靠运行具有重要意义。
[0003]由于GIS独特的构造，对导体的直接测温需要在壳体上开孔或在内部直接安装传感器，会对GIS 的绝缘、温度场、电场等产生不良影响，因此难以有效地直接测量导体温度。目前对GIS的测温方式均是对外壳直接监测，包括红外测温技术与光纤光栅测温技术以及接触式的热电偶和热敏电阻测温技术。红外测温不与导体和壳体直接接触，但精度较低，受金属表面发射率和SF6气体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GIS母线外壳温度测点布置优化方法，其特征在于具体步骤如下：步骤S1：构建三维坐标系和GIS母线的三维模型，对多物理场耦合三维模型进行磁场—流场—温度场分析，利用有限元计算得出正常状态下GIS母线壳体的整体温度分布，将不同电压等级的母线按标准单元划分区段并选择测点布置区段，此区段的三维坐标定义域为可行解空间；步骤S2：在三维模型的测点布置区段中选取m个插值温度T'未知的点，利用GIS母线三维测点布置区段中n个待布置传感器的温度测点的温度信息分配影响权重，引入克里金空间插值法，依次插值出m个点的插值温度T'，然后计算m个点的插值温度T'与有限元仿真计算出的温度T之间的平方根均值误差；步骤S3：在可行解空间内随机选取n个点作为待布置传感器的温度测点，将所有点的坐标构成一个初始向量i0，将初始向量i0作为初始值输入MATLAB的模拟退火算法中，将平方根均值误差作为模拟退火算法的适应度函数f(i)，给定模拟退火算法的其余初始参数包括初始模拟退火温度T0和马尔科夫链的长度L0，计算适应度函数f(i)的最小值minf(i)，适应度函数f(i)的最小值min f(i)向量即为最优解向量，包含的n个坐标即为GIS母线外壳上最佳温度测点的布置。2.根据权利要求1所述的一种GIS母线外壳温度测点布置优化方法，其特征在于利用SolidWorks等三维建模软件在三维空间坐标中构建待布置传感器GIS的母线结构，得到GIS外壳每一点的坐标，并将模型导入多物理场有限元仿真软件COMSOL中，对其进行磁场—流体场—温度场多场耦合有限元分析，以现场实际运行情况作为边界条件，计算得到在正常运行条件下GIS外壳的整体温度分布，由于不同电压等级的GIS母线结构略有不同，则将GIS母线根据其标准单元划分区段，然后确定需要布置传感器测量壳体温度的区段，并以该区段的三维空间坐标定义域确定可行解空间，再任意随机选取可行解空间中的n个待布置传感器的温度测点(x
i
,y
i
,z
i
)，i＝1,2,
…
n.构建初始向量i0作为模拟退火优化算法的初始值，而不同电压等级的母线温度场分布特性不同，初始测点个数n应根据相应GIS电压等级选择。3.根据权利要求1所述的一种GIS母线外壳温度测点布置优化方法，其特征在于：在三维测点布置区段中随机选取m个待插值温度点，根据空间插值法的原理，在已知空间上若干离散点(x
i
,y
i
,z
i
)的温度属性的观测值Z
i
＝(x
i
,y
i
,z
i
)的条件下，估算空间上任意一点(x,y,z)的温度值；由于GIS结构比较复杂，各个测点之间的距离分布不均且处于三维结构中，因此引入基于影响权重分配的克里金插值法，克里金插值公式如下：其中是点(x,y,z)处的估计值，即Z0＝Z(x0,y0,z0)；λ
i
是权重系数；克里金插值法利用数据加权求和来估算未知点的值，权重系数是能够满足点(x0,y0,z0)处的估算值与真实值Z0的差最小的一套最优系数；依据克里金插值原理，对n个传感器布置点的温度信息分配权重系数，依次预测出m个点的待插温度值T'(x'
j
,y'
j
,z'
j
)，j＝1,2,
…
m.；将m个测点的插值温度信息与仿真温度T(x
j
,y
j
,z
j
)作对比，求两者之间的均方误差，以此来构建模拟退火算法的适应度函数；
适应度函数设置约束条件：(1)针对不同区段在三维空间坐标系中的位置，设定传感器布置点坐标的可行域范围；(2)为避免n个布置点之间距离过近，传感器之间相互干扰使得插值结果受到影响，要对布点的均匀性设置约束；对于一个解i＝(x1,y1,z1,x2,y2,z2,
…
,x
n
,y
n
,z
n
)，设其重心坐标为(x
w
,y...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞乐乐，杨文勇，韩帅，张广辉，吴海标，夏博，程占峰，白志路，李波涛，张婧，李鹏飞，徐珊，赵鹏豪，朱思尧，钦宇轩，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：