[发明专利]基于粒子群算法的发电厂低压配电系统中SPD优化配置方法

说明书

本发明公开了一种基于粒子群算法的发电厂低压配电系统中SPD优化配置方法，该方法通过构建以第i个SPD的位置为参数，以综合故障率最小为目标的优化函数，采用粒子群算法对优化函数进行求解，得到n个SPD到某一设备距离的最优解，从而确定n个SPD的位置；本发明方法将粒子群算法应用于SPD定位中的，能综合考虑电压保护水平和电气距离的配置方法，在满足被保护设备冲击耐压要求的前提下，可以最大限度地减少SPD的数目。

技术领域

本发明涉及发电厂低压配电系统防雷保护技术领域，尤其涉及一种基于粒子群算法的发电厂低压配电系统中电涌保护器(SPD)优化配置方法。

背景技术

随着电力电子相关设备对防雷要求的日益严格，安装电涌保护器(SPD)来限制线路上的瞬时过电压，泄放线路上的过电流成为现代防雷技术的重要环节之一。好的电涌保护方案不仅取决于电涌保护器本身的好坏，而且与电涌保护器的配置、选用有很大关系。即使电涌保护器本身是好的，如果使用不当、配置不合适,不仅达不到良好的保护效果，还有可能出现误动，甚至某级器件可能爆炸。

对于低压系统中SPD的配置，已有的国际、国内应用标准有许多不一致，对其中一些重要问题如保护距离、级间配合、后备过电流保护等还没有明确的规定，SPD的配置存在一定的随意性。当前，低压系统中SPD级数多，散布面广，器件数量多，投资大，给维护带来了不少麻烦，工程设计和施工阶段的工作量大。发电厂低压配电系统中设备众多，而在大多数情况下雷击事件是小概率事件。因此，在以一定概率确保设备安全的情况下，确定SPD最佳定位，充分利用每一个SPD的保护距离，优化SPD的配置数量，将带来一定的经济效益，对于实际工程应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述难题，提供了一种基于粒子群算法的发电厂低压配电系统中SPD优化配置方法，该方法将粒子群算法应用于SPD定位中，能综合考虑电压保护水平和电气距离，在满足被保护设备冲击耐压要求的前提下，可以最大限度地减少SPD的数目。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

基于粒子群算法的发电厂低压配电系统中SPD优化配置方法，包括以下步骤：

(1)设低压配电网络中需保护的设备有m个，包括：设备1，设备2，……，设备m；需要进行定位的SPD保护有n个，可接受故障率为R,电缆长度为S,第x个SPD到设备1的电气距离为l_x，x＝1，2，…，n，跟据l_x确定第x个SPD的位置；

(2)计算各设备的故障率r；

(3)通过对各设备故障率进行线性加权，得到综合故障率R；

(4)构建以第x个SPD的位置l_x为参数，以综合故障率R最小为目标的优化函数；

(5)采用粒子群算法对优化函数进行求解，得到n个SPD到某一设备距离的最优解，从而确定n个SPD的位置。

进一步地，所述步骤(2)中，各设备的故障率r具体为：

其中，V_k是雷电过电压，P_b(V_k)为设备在过电压V_k作用下发生闪络的概率，p₀(V_k)为过电压分布的概率密度函数。

进一步地，设备在过电压V_k作用下发生闪络的概率P_b(V_k)具体为：

过电压分布的概率密度函数p₀(V_k)具体为：