[发明专利]一种变压器中性点电容隔直装置的优化配置方法有效

专利信息
申请号: 201810444737.0 申请日: 2018-05-10
公开(公告)号: CN108521114B 公开(公告)日: 2019-12-17
发明(设计)人: 王渝红;宋雨妍;刘天宇;李瑾;张文韬 申请(专利权)人: 四川大学
主分类号: H02H7/04 分类号: H02H7/04
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 610065 四川*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 隔直装置 电容 离散粒子群算法 变压器中性点 粒子群算法 粒子更新 优化配置 多目标 收敛 全局搜索能力 非线性减小 接地变压器 角度优化 实际问题 算法计算 因子控制 优化算法 直流电流 直流偏磁 耦合模型 中性点 求解 余弦 实测 算法 粒子 治理 电网 引入 配置 平衡 全局 改进 开发 学习
【说明书】:

发明公开了一种变压器中性点电容隔直装置的优化配置方法。其特点在于以等效场路耦合模型为基础,通过有限元法计算电网内接地变压器中性点直流电流值,计算结果较为精确且接近实测值;运用多目标离散粒子群算法,采用考虑余弦调节系数的非线性减小惯性权值改进粒子群算法,提高了算法的收敛速度和计算精度;运用惯性权值及调节因子控制多目标离散粒子群算法的学习因子,可平衡粒子的全局搜索能力和局部开发能力;将粒子更新策略引入粒子群算法,提升了粒子更新质量和算法计算效率。该方法能够从全局角度优化配置电容隔直装置,降低治理直流偏磁的成本,治理效果明显,所提优化算法计算精度高,收敛速度快,适用于实际问题的求解。

技术领域

本发明属于高压直流输电领域,特别涉及一种变压器中性点电容隔直装置的优化配置方法。

背景技术

高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)技术在我国有着日益广泛的应用,但其在单极大地回路运行或不对称运行时,入地电流经接地极注入地下,改变了大地电位分布,可能导致中性点接地的变压器产生不同程度的直流偏磁现象,使变压器温度升高、损耗增加、振动加剧,严重威胁着电力系统的安全稳定运行。

接地变压器中性点处加装电容隔直装置能够彻底阻隔变压器中性点的直流电流,抑制变压器直流偏磁现象。然而理论与实践表明,电容隔直装置的安装会引起地中直流电流的重新分布,对于需要治理直流偏磁的电网,如果仅在直流偏磁较严重的变压器中性点处加装电容隔直装置,可能导致电网内其它变压器中性点直流电流越限,不能达到理想的抑制效果。因此针对接地极近区含多台中性点接地变压器的交流电网,应从全局角度出发,进行电容隔直装置的优化配置,以抑制电网内变压器的直流偏磁现象。

对于电容隔直装置的优化配置问题,现有方法多采用遗传算法等优化算法对该问题进行求解,但存在变压器中性点直流电流计算不准确,算法易陷入局部收敛等问题,难以求得电容隔直装置的最优配置方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有方法的不足,提供一种变压器中性点电容隔直装置的优化配置方法。该方法采用场路耦合的方式通过有限元法计算变压器中性点直流电流,同时采用多目标离散粒子群算法,避免粒子陷入局部收敛,以求得接地极近区电网电容隔直装置的最优配置方案。

本发明的目的由以下技术措施实现:

步骤1:依据电网拓扑结构,将地上电网等效为电阻网络,搭建地上网架模型;

步骤2:将接地极近区土壤划分为多层,并参考土壤的地质模型确定每层土壤电阻率,搭建土壤分层模型;

步骤3:将地上网架模型与土壤分层模型相耦合,搭建等效场路耦合模型,通过有限元法计算接地极近区电网中接地变压器中性点的直流电流值,并采用反演方法,调节变电站接地点附近的土壤电阻率,将模型的计算值与实测值进行对比,修正模型参数,确保等效场路耦合模型的准确性;

步骤4:以投入电容隔直装置的数量最少和变压器中性点直流电流绝对含量总和最小为优化目标,建立多目标离散粒子群优化模型;

步骤5:初始化粒子矩阵及粒子种群速度,设定算法参数,包括惯性权值、学习因子、最大迭代次数、维度及解空间范围;

步骤6:计算粒子的适应值并对其进行评价,分别记录粒子个体和群体的最优位置及最佳适应值;

步骤7:更新粒子并随机选取个体进行变异处理,同时采用粒子更新策略避免非安全粒子的重复出现;

步骤8:求解Pareto前沿并根据决策者的决策策略获得最优解,更新个体及群体的最优位置及最佳适应度值;

步骤9:判断计算结果是否满足终止条件,若满足则终止计算,若不满足则返回步骤 7再次计算,直到满足终止条件为止。

该优化配置方法的补充说明及重要技术要求如下:

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