基于自適應粒子群算法的接地網(wǎng)故障診斷方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于自適應粒子群優(yōu)化算法的接地網(wǎng)故障診斷方法，根據(jù)電網(wǎng)絡理論中的節(jié)點電壓分析法建立故障診斷方程，再依據(jù)最小能量原理得到目標優(yōu)化函數(shù)，將接地網(wǎng)故障診斷問題轉(zhuǎn)化為含約束條件的目標優(yōu)化問題，然后采用自適應粒子群優(yōu)化算法對該優(yōu)化問題進行求解，得到診斷結(jié)果。本發(fā)明的基于自適應粒子群優(yōu)化算法的接地網(wǎng)故障診斷方法中通過建立了接地網(wǎng)故障診斷的數(shù)學模型，并使用優(yōu)化目標函數(shù)，降低了診斷方程的病態(tài)程度，且調(diào)用了自適應粒子群優(yōu)化算法的全局尋優(yōu)能力，提高了求解優(yōu)化模型的效率和精度，使診斷結(jié)果更加精準、可靠。
【專利說明】基于自適應粒子群算法的接地網(wǎng)故障診斷方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及電氣【技術(shù)領域】，特別是一種基于自適應粒子群算法的接地網(wǎng)故障診斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)、變電站的接地網(wǎng)是維護電カ系統(tǒng)安全可靠運行、保障運行人員和電氣設備安全的重要措施。構(gòu)成接地網(wǎng)的均壓導體常因施工時焊接不良或漏焊、土壤的腐蝕、接地短路電流的電動力作用等原因，使地網(wǎng)均壓導體之間或接地引線與均壓導體之間存在電氣連接不良的故障點。若遇電カ系統(tǒng)發(fā)生接地短路故障，將造成地網(wǎng)本身局部電位差和地網(wǎng)電位異常升高，除給運行人員的安全帶來威脅外，還可能因反擊或電纜皮環(huán)流使得二次設備的絕緣遭到破壞，高壓竄入控制室，使監(jiān)測或控制設備發(fā)生誤動或拒動而擴大事故，帶來巨大的經(jīng)濟損失和不良的社會影響。由此可見，接地網(wǎng)的故障已是電カ系統(tǒng)安全運行的心腹大患，診斷接地網(wǎng)的斷點及地網(wǎng)的腐蝕情況已成為電カ部門的ー項重大反事故措施。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，在發(fā)現(xiàn)接地電阻不合格或出現(xiàn)事故后，ー種方法是通過開挖查找地網(wǎng)的電氣連接故障點或腐蝕段，但是，這種方法帶有盲目性、工作量大、速度慢，并且還受現(xiàn)場運行的限制。近些年，現(xiàn)有技術(shù)中也出現(xiàn)了ー些新興的診斷技術(shù)，包括:超聲探傷技木，電磁場法，建立診斷方程法等。其中，超聲探傷技術(shù)利用超聲波來探査接地導體受到腐蝕后發(fā)生的形變，但這種方法存在的缺點是對于幾何形變不明顯的腐蝕，無法找到精確腐蝕位置；電磁場法，利用測量地表電磁場參數(shù)，根據(jù)電磁場變化判斷斷裂情況來診斷斷點，但是這種方法也存在這診斷精度嚴重依賴于檢測設備的精度，同時受到現(xiàn)場エ頻電磁場效應的極大影響，診斷精度低的缺點。另外，電磁場法僅能確定斷點的位置，而無法確定有斷裂隱患的點位。
[0004]針對上述問題，技術(shù)人員又提出了一種新的方法——建立診斷方程的方法。該方法通過測量可及節(jié)點的電阻值或電壓值，建立每段導體阻值與端ロ阻值或節(jié)點電壓的關系方程，并添加目標函數(shù)構(gòu)成診斷方程組，同時選擇合適的診斷方程建立方案及良好的尋優(yōu)解法，因而簡單易行，目前在工程上得到廣泛應用。根據(jù)似功率守恒原理，建立端ロ電阻值和支路電阻值的關系方程組，利用可及節(jié)點數(shù)據(jù)建立診斷方程，并通過最小ニ乘擬合方法求解，取得了一定的效果，但是由于接地導體電阻為毫歐級，該方法極易受到接地引下線電阻和接觸電阻影響，診斷結(jié)果缺乏可靠性。另外ー種建立診斷方程的方法是通過節(jié)點電路分析法，利用端ロ測量阻值，建立了故障診斷的靈敏度矩陣，同時引入熱功率守恒目標函數(shù)，建立故障診斷方程組。有學者提出了一種基于節(jié)點撕裂的診斷方法，將診斷問題轉(zhuǎn)化為目標函數(shù)優(yōu)化問題，采用最小ニ乘方法獲取初值，智能優(yōu)化算法進行求解，取得了良好的效果。但是在智能求解過程中，優(yōu)化解依賴于最小ニ乘方法獲取的初值，可能造成局部極小，降低了求解精度。另ー方面，該算法結(jié)構(gòu)復雜、計算量大、計算時間長。因此，如何根據(jù)該優(yōu)化問題，使用一種新的方法來提高對接地網(wǎng)故障診斷的速度和準確度，是目前特需解決的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于自適應粒子群優(yōu)化算法的接地網(wǎng)故障診斷方法，包括如下的步驟:
[0006]步驟S1:根據(jù)接地網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，構(gòu)建故障診斷數(shù)學模型；
[0007]步驟S2:將所述故障診斷模型轉(zhuǎn)變?yōu)楹s束條件的目標優(yōu)化問題，建立目標優(yōu)化函數(shù)；
[0008]步驟S3:調(diào)用自適應粒子群優(yōu)化算法對所述目標優(yōu)化函數(shù)進行求解；
[0009]步驟S4:根據(jù)所述步驟S5中的求解結(jié)果，得出目前接地網(wǎng)支路電阻值相對標稱值的倍數(shù)，從而判斷故障的位置和故障程度，得出診斷結(jié)果。
[0010]較佳地，所述的步驟SI具體包括:
[0011]對于ー個含b條支路，m個可及節(jié)點的接地網(wǎng)而言，在m(m〈n)個可及測試點中取若干個節(jié)點施加適當?shù)碾娏髟醇?，并略去電感和電網(wǎng)分布電容的影響，則接地網(wǎng)可等效為ー純電阻網(wǎng)絡，可建立如下方程:
[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種基于自適應粒子群優(yōu)化算法的接地網(wǎng)故障診斷方法，其特征在于，包括如下的步驟: 步驟S1:根據(jù)接地網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，構(gòu)建故障診斷數(shù)學模型； 步驟S2:將所述故障診斷模型轉(zhuǎn)變?yōu)楹s束條件的目標優(yōu)化問題，建立目標優(yōu)化函數(shù)； 步驟S3:調(diào)用自適應粒子群優(yōu)化算法對所述目標優(yōu)化函數(shù)進行求解； 步驟S4:根據(jù)所述步驟S3中的求解結(jié)果，得出目前接地網(wǎng)支路電阻值相對標稱值的倍數(shù)，從而判斷故障的位置和故障程度，得出診斷結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的基于自適應粒子群優(yōu)化算法的接地網(wǎng)故障診斷方法，其特征在于，所述的步驟SI具體包括: 對于ー個含b條支路，m個可及節(jié)點的接地網(wǎng)而言，在m(m〈n)個可及測試點中取若干個節(jié)點施加適當?shù)碾娏髟醇睿⒙匀ル姼泻碗娋W(wǎng)分布電容的影響，則接地網(wǎng)可等效為ー純電阻網(wǎng)絡,可建立如下方程: Yn * Vn=In (I)
Yn=A ? Yb ? At (2)
3.如權(quán)利要求1所述的基于自適應粒子群優(yōu)化算法的接地網(wǎng)診斷方法，其特征在干，所述步驟S2具體包括: 根據(jù)能量最小原理，所述診斷方程滿足如下目標優(yōu)化函數(shù):
4.如權(quán)利要求1所述的基于自適應粒子群優(yōu)化算法的接地網(wǎng)故障診斷方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括: 步驟S31:定義粒子群算法的目標函數(shù):ぐ；

5.如權(quán)利要求4所述的基于自適應粒子群優(yōu)化算法的接地網(wǎng)故障診斷方法，其特征在于，所述的步驟S36中，所述的個體采用以下的方式進行個體更新:

6.如權(quán)利要求5所述的基于自適應粒子群優(yōu)化算法的接地網(wǎng)故障診斷方法，其特征在于，所述的步驟S56中，為了提高捜索的精度和速度，采用線性遞減權(quán)重策略，即所述速度更新公式在所述式(12)的基礎上加上慣性權(quán)值，變?yōu)?
【文檔編號】G01R31/08GK103605042SQ201310380043
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月27日
【發(fā)明者】鄭益慧, 李立學, 王昕 , 藍文昊, 張楊 申請人:上海交通大學, 國家電網(wǎng)公司, 吉林省電力有限公司松原供電公司