[发明专利]一种变电站接地网最大跨步电位差和最大接触电位差的智能识别方法

说明书

本发明公开了一种变电站接地网最大跨步电位差和最大接触电位差的智能识别方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)计算接地网地电位升和地表电位函数；(2)将最大跨步电位差和最大接触电位差的求解转化为带约束的参数优化问题；(3)采用人工蜂群算法寻找最大跨步电位差和最大接触电位差的最优解。该方法将最大跨步电势与最大接触电势的识别问题从数学模型上转化为无导数的纯数值优化问题，并采用人工蜂群算法寻找最优解，所采用的方法计算量小、计算速度快，并能获得变电站严格意义上的最大跨步电位差和最大接触电位差，弥补了传统观测面等间距采样差分法计算量过大而且精度不高的问题，对完善变电站接地网的安全评估具有重要意义。

技术领域

本发明属于电网环保技术领域，尤其涉及一种变电站接地网最大跨步电位差和最大接触电位差的智能识别方法。

背景技术

变电站接地网对于保障电力系统的安全稳定运行有着极为重要的作用，它不仅为各种电气设备提供公共参考地电位，在系统发生接地故障或遭受雷击时起到快速泄放故障电流、改善地网金属导体和场区地表地电位分布的作用。当巨大的短路电流或雷电流流入接地网后，会在变电站站址区域内产生一定的跨步电位差和接触电位差分布，如果超过人体的耐受能力，可能会危及运行人员的人身安全，造成安全事故。因此，在变电站接地网设计和运行维护阶段，需要对其跨步电位差和接触电位差进行计算校核，以满足安全运行的要求。

跨步电势的定义是地表电位函数的1m差分最大值，而地表电位函数表达式是地网导体位置和散流的函数，由于接地网导体众多故难以推导得到地表电位公式，所以跨步电势应沿用数值解的方式进行。目前对最大接触电势和最大跨步电势的识别方法为观测面等间距采样法，其数学模型如下：

假设地表电位函数是S(x，y)，设定一个矩形的采样区域和采样间隔dx和dy。利用双向差分的算法即可近似计算某点(x，y)的电位差分值：

式(a)中，和可取该点的中心差分值：

另外还有多种的方案可供选择，如最大单向中心差分：

或者是最大单向前差分和后差分的最大值：

上面方法有两个缺点：一是采样区域中坐标的x和y的确定，另一个是采样间隔dx和dy的确定，由于最大跨步电势分布的不确定性，观测面等间距采样法所得最大跨步电势结果可能存在一定的负误差。采样区域过大，采样间隔dx和dy过小也会导致计算量的问题，采样区域过大设置不当会导致无法获取最大跨步/接触的位置，过大的采样间隔dx和dy会导致计算结果偏小，而过小的采样间隔dx和dy会导致计算结果偏大。这样平面等间距采样计算量大而且精度不高，无论采样区域和采样间隔dx和dy如何设置均无法取得最大跨步、接触电势值的数值和位置。

有鉴于此，针对目前计算方法中遇到的上述局限，本发明提供一种可以获得严格意义上最大跨步电压和最大接触电压的新方法，以解决上述问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种识别变电站内最大接触电位差和最大跨步电位差的新方法，弥补了传统观测面等间距采样法计算量大而且精度不高的问题。

为实现此目的，本发明所采用的技术方案是：一种变电站接地网最大跨步电位差和最大接触电位差的智能识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)计算接地网地电位升GPR和地表电位函数S(x，y)；

接地网地电位升GPR采用如下公式计算：

F＝(K′GK+Y)V (10)