大型输电线路的智能三维调度仿真分析

2020-08-07刘继男孙艳鹤方媛铁军范纯钰

现代电子技术 2020年13期

刘继男孙艳鹤方媛铁军范纯钰

摘要：针对大型输电线路在数据传输时会延长调度时间，为了缩短大型输电线路的智能三维调度仿真分析的时间，提出大型输电线路的智能三维调度仿真分析。通过输电线路数据利用率可调度分析和输电线路的响应时间可调度分析，明确了输电线路数据利用率的可调度分析存在的缺点;根据数据信息的传输时间具有不确定性，构建输电线路三维调度适应度函数;最后利用输电线路三维調度仿真平台，实现了大型输电线路的智能三维调度仿真分析。结果表明，提出的仿真分析方法相比于传统仿真分析方法，在三维调度过程中数据传输的响应时间缩短了3.7 s。

关键词：输电线路; 三维调度; 可调度; 适应度函数; 仿真平台; 响应时间

中图分类号： TN99?34; TM773 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2020）13?0163?04

Intelligent three?dimensional dispatching simulation analysis on large transmission lines

LIU Jinan1， 2， SUN Yanhe2， FANG Yuan3， TIE Jun2， FAN Chunyu2

（1. Shenyang Institute of Engineering， Shenyang 110136， China;

2. State Grid Liaoning Electric Power Co.， Ltd.， Shenyang 110004， China;

3. Shenyang Economic and Technological Development Zone Thermal Power Co.， Ltd.， Shenyang 110027， China）

Abstract： In view that the scheduling duration of large transmission lines will be prolonged during data transmission， an intelligent three?dimensional dispatching simulation analysis on large transmission lines is proposed to shorten the duration of intelligent three?dimensional dispatching simulation analysis. The shortcomings of schedulable analysis on the data utilization rate of transmission lines are clarified by the schedulable analysis on the data utilization rate of transmission lines and that on the response time of transmission lines. In view that the transmission duration of data information is uncertain， the fitness function of three?dimensional scheduling of transmission lines is constructed. A three?dimensional dispatching simulation platform for transmission lines is used to complete the intelligent three?dimensional dispatching simulation analysis on the large transmission lines. The results show that， in comparison with the traditional simulation analysis method， the response time of data transmission of the proposed simulation analysis method in the three?dimensional scheduling process is shortened by 3.7 seconds.

Keywords： transmission line; three?dimensional scheduling; schedulable performance; fitness function; simulation platform; response time

0 引言

在电力网络中，大型输电线路发生异常故障时，能够迅速采用智能三维调度的方式保证输电线路的正常运行，对提升大型输电线路的传输稳定性具有重要意义。在大型输电线路中，智能三维调度仿真分析方法基本上都是基于输电线路工频稳态量，容易受到输电线路接地电阻的影响[1]。因此，研究一种智能三维调度仿真分析方法对保障大型输电线路的安全传输具有重要意义。

传统大型输电线路的智能三维调度仿真分析方法是基于输电线路检测的智能三维调度仿真分析方法。该方法首先利用输电线路检测法提取大型输电线路红外图像中的导线，利用深度卷积神经网络提取图像中的绝缘子，获取输电线路元件区域，对元件区域内的灰度和温湿度进行分析，将输电线路中的发热点提取出来[2]，然后采用漫水填充算法将大型输电线路中的过热区域进行分割，实现输电线路的智能三维调度仿真分析。这种分析方法在进行智能三维调度仿真分析时具有较高的分析准确度，但是分析的过程耗时较长[3]。

针对传统智能三维调度仿真分析方法存在的问题，本文提出一种大型输电线路的智能三维调度仿真分析方法。实验结果表明，提出的智能三维调度仿真分析方法在进行三维调度仿真分析时具有较高的精度，且计算量小，可以有效提高大型输电线路的智能三维调度仿真分析的可靠性。

1 智能三维调度仿真分析方法

1.1 構建三维调度适应度函数

为了使大型输电线路中所有的数据信息传输都满足规定的响应时间要求，必须在构建三维调度适应度函数前，对其进行可调度分析。分析大型输电线路的可调度有两种方式：输电线路的数据利用率可调度分析和输电线路的响应时间可调度分析[4]。输电线路数据的可调度分析是通过验证输电线路内数据信息调度所占的比例是否低于门限值，判断数据信息的调度是否可以实施;响应时间的可调度分析是通过验证每一个数据信息的响应时间是否小于数据信息的截止期，判断数据信息的可调度是否可以实施[5]。输电线路的数据利用率可调度分析在计算时操作简单，比较适用于消息组，因此可以用于大型输电线路的在线可调度分析。

输电线路的数据利用率可调度分析与响应时间可调度分析相比，还存在一些缺点，分析时没有涉及任何与响应时间有关的数据信息[6]。输电线路数据利用率的可调度分析只能作为大型输电线路中数据信息可以有效调度的充分条件，如果智能三维调度仿真分析方法通过了可调度分析，那就说明该分析方法可以满足所有数据信息的响应时间要求;如果没有通过可调度分析，那就说明该分析方法可能满足要求，也可能不满足要求[7]。输电线路数据可调度分析流程如图1所示。

大型输电线路的三维调度仿真分析方法是通过对输电线路处理机的数据信息进行修正并加以利用的，在处理机中调度数据信息相当于将数据信息的执行序列化[8]。然而大型输电线路的智能三维调度与数据信息的调度之间具有不同的特点，由于大型输电线路中引入了网络，为了使数据信息更好地服务于输电线路，因此，分析大型输电线路的三维调度仿真必须结合输电线路的可调度性能进行分析，才能使调度满足输电线路的性能要求[9]。在分析输电线路可调度的同时，还要从输电线路的性能角度分析。

利用上述大型输电线路的可调度分析，将本次输电线路三维调度的每一道工序的响应时间设置为最小。由于数据信息的传输采用的是多代理之间的协作进行调度，数据信息的传输时间具有不确定性，因此，要以数据信息的传输路径长短与速度作商，作为传输时间。数据信息的传输速度由用户控制输入，当速度大于实际速度时，数据信息传输的时间在整个调度中会下降，其目标函数为：

构建的具体操作如下：大型输电线路数据组中的每一行代表三维调度工序的一种调度序列，其中，输电线路分组数量是由用户根据实际情况定义的。这种调度序列是通过解码完成后，填充到输电线路的任务等待队列中，但是由于队列中的数据实际上只是输电线路调度信息某一个数据的引用[10]。因此，在给输电线路的等待调度任务填充调度开始和结束的时间时，实际上就是填充数据信息调度信息表中的开始和结束时间。三维调度适应度函数构建流程如图2所示。

基于数据的调度需求，将数据信息的响应时间设置为最小，依托输电线路的可调度分析，构建输电线路的三维调度适应度函数。接下来通过输电线路三维调度仿真平台的设计，实现大型输电线路的智能三维调度仿真分析。

1.2 设计输电线路三维调度仿真平台

分析了大型输电线路的可调度后，构建适应度函数，最后通过输电线路调度的三维仿真平台实现仿真分析。大型输电线路的工作人员希望在仿真平台中可以帮助他们完成输电数据调度管理、输电线路管理[11]。三维调度仿真平台在工作人员的操作下完成数据信息的管理和调度，并将调度操作的结果通过平台中的3D动画显示出来，最后对调度结果进行评价和分析[12]。输电线路的调度三维仿真平台示意图如图3所示。

输电线路调度三维仿真平台必须可以适应输电线路多变的环境，在分析之前必须先建立多个调度仿真模块，该模块可以将三维调度适应度函数嵌入到输电线路中[13]，对输电线路的数据信息传输进行仿真分析，完成输电线路数据的处理。为了进一步利用适应度函数的特点，促进三维调度的人机交互，必须设立适应度函数对数据的输入和输出进行管理。确定了数据的基本输入口后，就可以明确每一个模块之间的数据流。三维调度仿真平台模块框架图如图4所示。

在三维调度仿真平台的基本模块确定的同时，还要分析每一个模块之间的数据流关系，这样很容易对每一个模块进行层次划分[14]。将适应度函数划分为界面的输入层，操作者只需要控制界面层就可以完成数据录入;布局设计子模块可以为后台调度仿真层提供数据支持;实景显示模块可以实现数据的输出，便于输出结果的分析与管理;数据层位于平台的最底端，为大型输电线路的三维调度仿真分析提供数据支持，从而实现大型输电线路的智能三维调度仿真分析[15]。

2 仿真测试

2.1 构建实验模型

大型输电线路的智能三维调度仿真分析测试，是通过构建一个基于CAN总线的实验模型进行测试。模型结构如图5所示。

2.2 实验方法及步骤分析

本文设计的仿真分析方法主要测量大型输电线路的性能指标，即测试每一个数据节点发送数据消息的响应时间。所采用的实验方案如下：

1）将大型输电线路中的主节点作为同步的基准，以20 ms作为一个基准周期，发送同步帧，确保输电线路的数据节点处于同步状态;

2）同步后的次节点均作为输电线路数据消息的发送方，其中A，B节点都以不同的周期来发送周期性数据消息，C节点在三维调度仿真平台下发送非周期性数据消息;

3）次节点都作为输电线路数据消息的发送方，主节点作为数据消息的接收方，同时，还要计算数据消息的响应时间。

2.3 实验结果分析

利用上述实验方法和步骤，分别采用传统仿真分析方法和本文设计的仿真分析方法，在数据的三维调度仿真过程中，得到了数据传输响应时间对比曲线如图6所示。

从实验结果中可以得到：采用传统仿真分析方法时，大型输电线路数据在调度仿真过程中的响应时间在0.7～0.8 s之间，导致输电线路三维调度仿真分析的时间延长，通过计算得出10次实验的数据传输响应时间的平均值为7.4 s;而采用本文设计的仿真分析方法，数据传输过程的响应时间基本上都在0.3～0.4 s之间，大大减少了仿真分析的时间，计算得出10次实验的数据传输响应时间的平均值为3.7 s。因此，可以得出本文设计的仿真分析方法在数据的调度仿真过程中，可以缩短分析的时间。

3 结语

为了克服大型输电线路在数据传输时会延长调度时间的缺陷，本文提出了大型输电线路的智能三维调度仿真分析方法。通过对输电线路数据利用率可调度分析和输电线路的响应时间可调度分析，构建了输电线路三维调度适应度函数，最后利用输电线路三维调度仿真平台，实现了大型输电线路的智能三维调度仿真分析。实验结果表明，本文设计的仿真分析方法在数据调度的响应时间方面比传统仿真分析方法缩短了3.7 s。希望本文的研究可以为大型输电线路的智能三维调度仿真分析提供理论基础。

参考文献

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