一种物理信息系统计算技术方案

本发明专利技术公开了一种物理信息系统计算

【技术实现步骤摘要】
一种物理信息系统计算GIS站水平管道阻抗方法及系统


[0001]本专利技术涉及电气工程及计算机科学
，具体为一种物理信息系统计算
GIS
站水平管道阻抗方法及系统
。

技术介绍

[0002]当进行
GIS
开关操作时，会产生快速暂态过电压
(VFTO)
，这会引起暂态电流通过
GIS
站的管道与地网相连，从而对管道系统产生影响
。
为了评估
VFTO
对
GIS
系统的影响，需要计算管道阻抗，因为管道阻抗反映了管道系统中电气信号传输的特性
、
速率和幅值等信息，为制定防范和修复措施提供参考
。
现有技术在求解
GIS
站水平管道阻抗时存在以下缺点和需要解决的问题：
1.
通常采用经验公式或简化模型进行估算，精度低
。2.
需要涉及到许多参数，如管道长度
、
直径
、
壁厚
、
材料特性
、
流体性质等，需要确定诸多参数
。3.
通常采用一些假设和简化模型，如忽略管道的弯曲
、
支撑和连接等因素，模型假设与实际情况有所区别
。4.
需要获取大量的实际数据，如管道几何参数
、
材料特性
、
流体性质等，数据获取难度大，方式复杂
。5.
涉及到复杂的数学模型和大量的计算，现有技术在计算效率方面存在一定的局限性
。
计算时间长
、
计算量大，限制了其在实际工程中的应用和推广
。
[0003]为了解决这些问题，需要发展更精确
、
可靠
、
高效的计算方法和模型
。
这包括基于更准确的管道参数和流体性质数据的模型建立，采用更精细的数值计算方法，结合实测数据进行验证和校正，以及开发专门的计算软件工具等
。
此外，还需要加强对
GIS
站水平管道阻抗的研究和实践经验积累，以提高计算方法的准确性和适用性
。
此外，研究管道系统中
VFTO
的传导骚扰也有助于优化
GIS
开关的设计，在提高
GIS
开关的耐受电压水平
、
降低维修成本
、
保障互感器和其他管道设备的安全运行方面具有重要的研究价值和应用前景
。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例
。
在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分
、
说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围
。
[0005]鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术
。
[0006]因此，本专利技术解决的技术问题是：现有的求解
GIS
站水平管道阻抗方法存在精度低，数据获取难度大，方式复杂，以及如何评估
VFTO
对
GIS
系统的影响，计算管道阻抗的问题
。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种物理信息系统计算
GIS
站水平管道阻抗方法，包括建立导体传输线模型，得到
GIS
管母线和大地之间构成的内外传输线系统；基于前端人工神经网络建立测量数据与水平管道阻抗的输入输出关系；建立拟合输入和输出的关系模型，训练样本数据，通过反向传播算法来调整神经元之间的连接权重
。
[0008]作为本专利技术所述的物理信息系统计算
GIS
站水平管道阻抗方法的一种优选方案，其中：所述内外传输线系统包括中心导杆和外壳构成内传输线系统，外壳和大地构成外传
输线系统
。
[0009]作为本专利技术所述的物理信息系统计算
GIS
站水平管道阻抗方法的一种优选方案，其中：所述导体传输线模型包括基于管道线上电压
、
电流与管道参数之间关系的频域电报方程，表示为：
[0010][0011][0012]Z
i
和
Y
i
分别是内传输线系统的单位长串联阻抗和并联导纳，
Z
o
和
Y
o
分别是外传输线系统的单位长串联阻抗和并联导纳，
Z
t
是单位长转移阻抗，
Y
t
是转移导纳，是内传输线系统的电压，是外传输线系统的电压，是内传输线系统的电流，是外传输线系统的电流，表示对自变量
x
求导
。
[0013]将内外传输线系统看作由中心导杆
、
外壳和大地构成的导体传输线模型，并以大地作为参考导体，频域电报方程表示为：
[0014][0015][0016]其中
Z
和
Y
分别是导体传输线系统的单位长串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵；得到电压与电流，表示为：
[0017][0018][0019][0020][0021]得到导体传输线系统的单位长串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵，表示为：
[0022]Z
11
＝
Z
o
+Z
i
‑
Z
i
[0023]Z
12
＝
Z
21
＝
Z
o
‑
Z
i
[0024]Z
22
＝
Z
o
[0025]Y
11
＝
Y
i
[0026]Y
12
＝
Y
21
＝
Y
i
‑
Y
i
[0027]Y
22
＝
Y
o
+Y
i
‑
2Y
i
[0028]其中
Z
i
、Y
i
、Z
o
、Y
o
、Z
t
、Y
t
参数即为计算变量
。
[0029]作为本专利技术所述的物理信息系统计算
GIS
站水平管道阻抗方法的一种优选方案，其中：所述前端人工神经网络包括存在前向与反向传播过程，前向传播为输入向量传入网
络，经过计算，得到输出向量，反向传播过程为将输出向量和标签向量之间的误差作为损失函数，通过求导来计算每个神经元的误差，通过链式法则来计算每个神经元的权重梯度
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种物理信息系统计算
GIS
站水平管道阻抗方法，其特征在于，包括：建立导体传输线模型，得到
GIS
管母线和大地之间构成的内外传输线系统；基于前端人工神经网络建立测量数据与水平管道阻抗的输入输出关系；建立拟合输入和输出的关系模型，训练样本数据，通过反向传播算法来调整神经元之间的连接权重
。2.
如权利要求1所述的物理信息系统计算
GIS
站水平管道阻抗方法，其特征在于：所述内外传输线系统包括中心导杆和外壳构成内传输线系统，外壳和大地构成外传输线系统
。3.
如权利要求1或2任一所述的物理信息系统计算
GIS
站水平管道阻抗方法，其特征在于：所述导体传输线模型包括基于管道线上电压
、
电流与管道参数之间关系的频域电报方程，表示为：程，表示为：
Z
i
和
Y
i
分别是内传输线系统的单位长串联阻抗和并联导纳，
Z
o
和
Y
o
分别是外传输线系统的单位长串联阻抗和并联导纳，
Z
t
是单位长转移阻抗，
Y
t
是转移导纳，是内传输线系统的电压，是外传输线系统的电压，是内传输线系统的电流，是外传输线系统的电流，表示对自变量
x
求导；将内外传输线系统看作由中心导杆
、
外壳和大地构成的导体传输线模型，并以大地作为参考导体，频域电报方程表示为：为参考导体，频域电报方程表示为：其中
Z
和
Y
分别是导体传输线系统的单位长串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵；得到电压与电流，表示为：电流，表示为：电流，表示为：电流，表示为：得到导体传输线系统的单位长串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵，表示为：
Z
11
＝
Z
o
+Z
i
‑
Z
i
Z
12
＝
Z
21
＝
Z
o
‑
Z
i
Z
22
＝
Z
o
Y
11
＝
Y
i
Y
12
＝
Y
21
＝
Y
i
‑
Y
i
Y
22
＝
Y
o
+Y
i
‑
2Y
i
其中
Z
i
、Y
i
、Z
o
、Y
o
、Z
t
、Y
t
参数即为计算变量
。4.
如权利要求3所述的物理信息系统计算
GIS
站水平管道阻抗方法，其特征在于：所述前端人工神经网络包括存在前向与反向传播过程，前向传播为输入向量传入网络，经过计算，得到输...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇，黄之明，祝健杨，高吉普，卓然，何雨旻，辛明勇，刘斌，成传晖，李博文，赵思诚，张俊杰，陈秋霖，古庭赟，颜靖东，潘盛贵，高源，尚津臣，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：