[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

摘要

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。

主权项

1.一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，包括以下步骤：(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)式(10)中，F为正弦工频电流，V为n个节点电压的列向量，K为r×n的二维系数矩阵，r为支路数，K′是K的转置，G为散流矩阵，Y为节点导纳矩阵，V的最大值即为接地网地电位升GPR；地表电位函数S(x，y)采用点匹配矩量法互阻计算公式计算：式(11)中，σ是媒质的电导率，I_i是第i段导体的散流，L_i是第i段导体的长度，r是场点(x,y)到第i段 导体的距离；(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；最大跨步电位差的模型表述为：maxU_S＝|S(x,y)‑S(x+cos(α),y+sin(α))|  (16)约束条件为：α∈[0,360)  (17)对于最大接触电位差，有max[U_T(x,y)]＝max[GPR‑S(x,y)]  (18)约束条件为：点(x,y)在站址范围内；式(18)中，U_T(x,y)是接触电位差的函数，GPR为接地网节点电位最大值，S(x,y)是地表电位函数；(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；在人工蜂群算法中，人工蜂群由采蜜蜂、观察蜂和侦察蜂三种蜜蜂组成，它们各自分工如下：采蜜蜂负责外出寻找蜜源，观察蜂负责在舞蹈区内等待选择蜜源，侦察蜂负责随机搜索蜜源；蜂群采蜜过程中，采蜜蜂和观察蜂负责执行采摘任务，而侦察蜂执行探索任务；观察蜂根据与蜜源相关的概率值p_i选择蜜源，蜜源看成是跨步电位差/接触电位差最大值的一系列局部最优解：其中fit_i为解X_i的目标函数值，其中i＝1，2，…，SN，SN为种群中解的个数，即由式(20)或式(21)确定跨步电位差为：fit_i＝fit(X_i)＝‑|S(x,y)‑S(x+cos(α),y+cos(α))|  (20)X＝{x,y,α}  (21)或者由式(22)或式(23)确定接触电位差为：fit_i＝fit(X_i)＝S(x,y)‑GPR  (22)X＝{x,y}  (23)为了从原蜜源的位置产生一个候选位置，ABC算法运用表达式(24)产生：v_ij＝X_ij+rand(0,1)×(X_ij‑X_kj)  (24)其中k为不同于i的蜜源编号，j为随机选择的下标，rand(0,1)表示0～1之间的一个随机数；假如蜜源位置X_i经过有限次N_S采蜜蜂和观察蜂的循环搜索之后，不能够被改进，那么该位置将被放弃，此时采蜜蜂转变为侦察蜂，并随机搜索一个蜜源替换原蜜源：式(25)中，X^j_i为第j个蜜蜂在第i次迭代时的解，X^j_min和X^j_max分别为第j个蜜蜂的已有最优解和最劣解。