基于遗传算法的接地网故障诊断研究

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完整健康的接地网对电力系统的安全稳定运行至关重要。接地网的施工属于隐蔽工程,偷工减料导体缺失的情况普遍存在,另外我国电力系统的接地网材质多为普通镀锌碳钢,接地网的腐蚀问题较为突出。现代变电站普遍进行了大面积的硬化,变电站的开挖及改造较为困难,如何在不停电、不对地网进行大面积开挖的基础上,对接地网的完整性健康性进行准确诊断,是一项亟需解决的工程实际问题。  遗传算法是模仿自然界生物进化机制发展起来的随机全局搜索和优化方法。本文尝试将遗传算法应用于接地网故障诊断,完成的工作以及取得的结论主要有:  ①基于二进制遗传算法编写了MATLAB接地网导体缺失诊断程序,针对不同拓扑结构的特征,对其适应度函数值进行了求解。利用典发变电站、上桥变电站实际接地网进行了多组仿真实验,对程序的诊断效果进行了检验。仿真实验结果表明:程序对支路个数较小的新建接地网具有较好的诊断效果;对于支路个数较大的新建接地网,需要对初始种群个体中0的个数进行一定的限制后才能得到较好的诊断效果;建议的限制个数为30。基于灵敏度的方法分析了腐蚀支路的存在对程序诊断结果的影响。研究发现:腐蚀支路只对其附近节点的电位有较为明显的影响。若腐蚀支路存在于不动点测量法中的不动点附近,则可能使得诊断结果中出现误诊或者漏诊支路。但不动点的测量方法具有工作量小等诸多优点,因此实际诊断中,推荐采用不动点的端口电压测量方法。  ②基于连续型遗传算法编写了MATLAB接地网导体腐蚀诊断程序,分别建立了电阻法、电压法的适应度函数,利用60条支路的规则接地网对两种方法的诊断效果进行了对比。对比结果显示电阻法和电压法的诊断效果相差无几,但电阻法的算法运行时间明显高于电压法。利用多层减维技术对程序进行了改进,利用典发变电站实际接地网对改进前后的程序诊断效果进行了检验和对比,结果表明改进后程序的诊断效果明显优于原程序。由于变量维数过大、外部表现不明显、存在计算误差和测量误差等原因,改进后的程序对于上桥变电站这种支路个数庞大的大型接地网的诊断结果仍然较差。导体缺失导致的地网拓扑结构改变对地网腐蚀诊断的准确度有较大影响,在地网腐蚀诊断之前进行导体缺失诊断是十分必要的。  ③利用句柄图形系统编写程序和可视化的界面环境开发相结合的方法,编制了可脱离MATLAB软件运行的接地网故障诊断软件。课题组开发改进的直流电阻测试仪不仅可以测量端口电阻还可以测量端口电压。
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