[发明专利]一种变电站接地土壤参数确定新方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算土壤参数的新方法，具体涉及一种变电站接地土壤参数确定新方法。

背景技术

随着我国西部铁路里程、速度和载重量的快速发展和提高，电气化牵引负荷电流和短路故障电流随之增大，接地电位升高威胁到人身和设备安全，以及供电系统运行的可靠性。我国西部多处于干旱沙漠地区，属于高土壤电阻率地区，对于接地系统的性能具有特殊的影响。

在衡量变电所接地系统是否合格的标准中，接地电阻是关键的参数。影响电力系统接地电阻的主要因素是接地体所在土壤的模型及参数。在高土壤电阻率地区，将放宽接地电阻的上限值与加强设备保护的思想结合，可降低工程总体造价。传统的接地网分析方法是将土壤视为均匀土壤。但在土壤状况复杂地区，最终的计算结果与实测结果有较大的偏差。

传统的线性化和拟线性化数值计算方法如拟牛顿法、变尺度法等。确认大地模型和土壤参数是变电站接地网模拟计算的首要工作。通过电磁场理论和格林函数，利用递推算法获得水平多层土壤中电流场的地电位分布，结合复镜像法，推导出四极法所测视在电阻率与极间距的关系。引入非线性目标函数，将土壤参数问题转化为求目标函数的极值问题，采用最优化方法，可求出土壤的参数，但数值计算及模型建立比较复杂，不易一般工程技术人员掌握。传统的线性化和拟线性化数值计算方法如拟牛顿法、变尺度法均涉及到导数计算，在一定程度上求取的满意解不一定是”最优解”，同时它们的反演方法强烈依赖于初始模型及参数设定，若初始模型给的不恰当，所求得的解易陷入局部最优解。

基于遗传算法土壤模型结构的反演计算是采用遗传算法计算接地土壤参数，通过理论分析推导出点电流源在多层土壤模型下的地表电位的分布公式，以此推导出用Wenner四极法测量得到的视在电阻率与极间距的关系。并引入非线性目标函数，应用遗传算法将对土壤参数分析问题转化为待求目标函数的优化问题，遗传算法是一种概率搜索算法，以群体搜索为基础，能同时获得不同点极值，因此不易陷入局部最优。同时它对问题变量的编码集而不是变量本身进行操作，保持了变量的完整性，只要利用Wenner四极法测量得到的视在电阻率与极间距的关系，可以方便计算出土壤电阻率分层及其厚度，它所得到的计算参数不依赖土壤模型的建立，在工程上有很好的应用价值。

基于遗传算法土壤模型结构的反演计算是采用遗传算法计算接地土壤参数，然而遗传算法存在全局搜索能力极强而局部寻优能力较差的缺点，即该算法可以用极快的速度搜索到最优解附近，但是要进一步达到最优解则速度极慢。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种变电站接地土壤参数确定新方法，提出采用遗传算法与模式搜索法相结合的方法来求解接地土壤参数，为变电站接地设计所需土壤参数提供了新测试与求解途径。

其技术方案如下：

一种变电站接地土壤参数确定新方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)设定遗传算法与模式搜索法的各项控制参数，将待优化的接地参数编码并生成初始接地参数种群；

(2)计算种群中接地参数的目标函数值和适应度值；

(3)选择、交叉、变异生成新的种群；

(4)遗传代数小于最大遗传代数，如果是，转到步骤(2)；如果否，从最终的种群中挑出最优解X_best和最差解X_worst，并转入步骤(5)；

(5)模式搜索法初始化，R₀＝X_best，δ₀＝||X_best-X_worst||₂，β＝0.5，ε＝10^-6；

(6)以R₀为基点，探测移动得到终点R_n；

(7)判断f(R_n)＜f(R₀)，如果是，转到步骤(8)；如果否，转到步骤(10)；

(8)M₀＜＝2R_n-R₀，以M₀为基点探测移动，得到终点M_n；

(9)判断f(M_n)＜f(R_n)，如果是，R₀＜＝R_n，R_n＜＝M_n，转到step8；如果否，R₀＜＝R_n，并转到步骤(10)；