一种基于梯度下降机器算法的直流系统数字建模方法技术方案

本发明专利技术涉及输变电工程技术领域，且公开了一种基于梯度下降机器算法的直流系统数字建模方法，包括以下步骤：S1：机器算法分析；通过对数据进行预测和分析，特别是对未知新数据的分析，达到对数据进行准确的统计预测以及解决方式；S1.1：对现有数据进行梯度下降算法；首先对系数向量初始化，然后逐步迭代更新系数向量值，进行目标函数的极小化，直到收敛；梯度下降法是一种迭代算法，选取适当的初值x(0)，不断迭代，更新x的值，进行目标函数的极小化，直到收敛，由于负梯度方向是使函数值下降最快的方向，在迭代的每一步，以负梯度方向更新x的值，从而达到减少函数值的目的。从而达到减少函数值的目的。从而达到减少函数值的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于梯度下降机器算法的直流系统数字建模方法


[0001]本专利技术涉及输变电工程
，具体为一种基于梯度下降机器算法的直流系统数字建模方法。

技术介绍

[0002]在国家电网倡导构建新能源为主体的新型电力系统的当下，利用数字化、智能化的手段保障电力系统安全稳定运行更是必不可少的。当前，直流系统的数字化仿真及建模技术仍然达不到一定的研究深度，而且针对直流微型断路器极差和电缆计算的数字化建模技术没有研究，主要研究还是主要的设备选型、系统仿真及蓄电池建模等方面。在数字化技术和计算机机器算法技术在工程建设应用的不断推广和发展下，原本传统的直流系统馈线极差配合简单计算和应用已经不能满足当下要求，而且高比例新能源接入后复杂的电路非线性情况也将对直流系统产生巨大的冲击，急需向智能化、数字化发展。针对此种情况，提出一种基于梯度下降机器算法的直流系统数字建模方法,充分利用数字化技术和机器算法提升工程中的直流系统计算的精细化、实用化和一体化水平。

技术实现思路

[0003](一)解决的技术问题
[0004]针对现有技术的不足，本专利本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于梯度下降机器算法的直流系统数字建模方法，包括以下步骤：S1：机器算法分析；通过对数据进行预测和分析，特别是对未知新数据的分析，达到对数据进行准确的统计预测以及解决方式；S1.1：对现有数据进行梯度下降算法；首先对系数向量初始化，然后逐步迭代更新系数向量值，进行目标函数的极小化，直到收敛；梯度下降法是一种迭代算法，选取适当的初值x(0)，不断迭代，更新x的值，进行目标函数的极小化，直到收敛，由于负梯度方向是使函数值下降最快的方向，在迭代的每一步，以负梯度方向更新x的值，从而达到减少函数值的目的；梯度下降法算法主要是：输入：目标函数f(x)，梯度函数计算精度ε；输出：f(x)的极小点x
*
；K1取初始值X
(0)
∈R
n
，置k＝0K2计算f(X
(k)
)K3计算梯度g
k
＝g(X
(k)
)，当||g
k
||＜ε时，停止迭代，令X
*
＝X
(k)
；否则，令p
k
＝
‑
g(X
(k)
)，求λ
k
，使K4置X
(k+1)
＝X
(k)
+λ
k
p
k
，计算f(X
(k+1)
)当||f(X
(k+1)
)
‑
f(X
(k)
)||＜ε或||X
(k+1)
‑
X
(k)
||＜ε时，停止迭代，令X
*
＝X
(k+1)
K5否则，置k＝k+1，转K3；S1.2：用梯度下降算法模拟直流断路器极差和电缆计算；正常情况下，直流系统的短路电流可以由电缆截面和直流断路器的电阻的数学关系式表达，而直流微型断路器的额定脱扣电流值应保证下一级断路器出口短路时脱扣器瞬时保护可靠不动作整定和本级断路器出口短路时脱扣器瞬时保护可靠动作整定，考虑最接近中间值为最优值，这样设定的函数是可微分函数；在计算直流系统短路电流时需要对直流断路器额定电流假设一个值，可对应得出直流断路器的电阻值；对直流各级断路器额定脱扣电流设置一个初始值X
(0)
，这样可以得出该数学关系式的各系数；定义一个代价函数J(θ)，以常见的均方根误差形式体现为：式(1)中，h
θ
(X
(i)
)可以用可微分的函数表示为：h
θ
(X
(i)
)＝C0θ0‑1+C1θ1‑1+C2θ2‑1+C3X
(i)
，其中C0，C1，C2，对应的三个层级电缆截面的参数的中间值；C3对应的直流微型断路器额定电流转成电阻值的参数值；代价函数J(θ)中，变量有三个，即θ0，θ1，θ2，代表三个不同层级的电缆截面，即蓄电池回路至直流主柜，直流主柜至直流分电柜，直流分电柜到末端；S2：直流系统馈线断路器极差计算数字建模；S2.1：直流馈线负荷数字建模；
数字化建模主要是将上述各个特性的负荷赋予负荷系数、经常电流、事故放电时间等属性信息，然后将直流系统涉及的设备规模进行建模；S2.2：直流断路器的级差配合建模；直流断路器极差配合的数字化建模主要针对的是三级直流断路器配置情况和四级直流断路器配置情况；S2.2.1：三级直流断路器配置情况；三级直流断路器配置中主要是第二级和第三级的直流断路器级差配合和断路器选型，即为直流馈线柜到主控室中任意一个保护柜的直流断路器出口的保护配合；Q1第三级直流断路器计算：直流系统短路电流计算：I
SC
＝U
n
/∑R
i
∑R
i
＝r+R
L1
+R
S2
+R
L2
+R
S3
Q2第二级直流断路器计算：直流系统短路电流计算可参考式I
SC
＝U
n
/∑R
i
、∑R
i
＝r+R
L1
+R
S2
+R
L2
+R
S3
，其中回路电阻之和中去掉R
s3
(主变保护柜内直流断路器内阻)，计算出的短路电流为直流馈线柜S2断路器末端处短路电流为Id3；根据5044直流规范要求，第二级直流断路器可配置C型直流断路器，这里将比较三种型号的直流断路器，满足级差配合：CH型直流断路器瞬时脱扣范围为：14In
×
(1
‑
20％)
‑‑‑‑
14In
×
(1+20％)；C型直流断路器瞬时脱扣范围为：10In
×
(1
‑
20％)
‑‑‑‑
10In
×
(1+20％)；三段式直流断路器短路短延时整定值：10In
×
(1
‑
20％)
‑‑‑‑
10In
×
(1+20％)，时间常数5ms，短路瞬时脱扣电流值1680A；若选择CH，则瞬时脱扣值上限14In
×
(1+20％)＜Id3,瞬时脱扣值下限14In
×
(1
‑
20％)＞Id4；若选择C型微断，则瞬时脱扣值上限10In
×
(1+20％)＜Id3,瞬时脱扣值下限10In
×
(1
‑
20％)＞Id4；若CH型和C型均不满足级差配合则可选择三段式断路器，即满足短延时脱扣值上限10In
×
(1+20％)＜Id3；S2.2.2：四级直流断路器配置；四级直流断路器配置中主要是第二级和第三级，指主控室中的直流馈线屏直流断路器与设备区的直流分电屏直流断路器的级差配合和断路器配置型式，以及第三级和第四级的级差配合，即直流分电屏直流断路器与末端智能控制屏或配电区直流断路器间配合；智能变电站中设备大部分在配电区，这样全站的直流负荷大部分都集中在直流分电屏中；且由于直流分电屏与主控室直流馈线屏距离较常规智能变电站的布置情况近，在直流分电屏出口处短路时，短路电流有可能在上一级直流断路器的瞬时动作区内，造成越级跳闸；这里将比较两种型号的直流断路器，满足级差配合：塑壳式直流断路器，瞬时脱扣范围为：10In,极限短时耐受电流20～30kA,时间15ms；塑壳式选择性直流断路器，瞬时脱扣值18In
×
(1
‑
20％)
‑‑‑‑
18In
×
(1+20％)，短路短延时电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓帆，陈晨，董平先，白萍萍，郭放，薛文杰，王辉，齐桓若，翟育新，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：