一种基于遗传算法的公网/孤网联合运行移相角优化分配方法组成比例

一种基于遗传算法的公网/孤网联合运行移相角优化分配方法，属于发电领域。该方法步骤为：设计适应度函数；随机初始化多种整流机组移相角组合，并保证初始化值处于实际操作范围内；分别计算各种对应的谐波值组合下的适应度函数值，从群体中选择优胜的个体，淘汰劣质个体，进行选择操作；对上一步骤中保留下的组合进行交叉操作，把两个父代个体的部分结构加以替换重组而生成新个体的操作；重复上述步骤，直到适应度函数值收敛为止，得到最优移相角组合，保证谐波量最小。通过采用本方法，可以实现对孤网/公网联合运行状态下的整流机组最与偶移相角分配方式的分析，保证谐波分量最小，减少对公网/孤网相关电气设备的影响。

A genetic algorithm based optimal allocation method for phase-shifting angle in joint operation of public network and isolated network

A phase-shifting angle optimal allocation method based on genetic algorithm for combined operation of public and isolated power grids belongs to the field of power generation. The steps of this method are as follows: designing the fitness function; randomly initializing the phase-shifting angle combination of various rectifiers and ensuring the initial value in the actual operating range; calculating the fitness function values under the corresponding harmonic value combination, selecting the superior individual from the group, eliminating the inferior individual, and performing the selection operation; The combination retained in the previous step carries on the crossover operation, replaces and reorganizes the partial structure of two parent individuals to generate the new individual operation; repeats the above steps until the fitness function value converges, obtains the optimal phase shift angle combination, guarantees the harmonic quantity to be minimum. By using this method, the distribution mode of the maximum and even phase shifting angle of the rectifier unit under the combined operation of isolated network and public network can be analyzed, so as to ensure the minimum harmonic component and reduce the influence on the relevant electrical equipment of isolated network.

【技术实现步骤摘要】
一种基于遗传算法的公网/孤网联合运行移相角优化分配方法
本专利技术涉及发电领域，特别是涉及一种公网/孤网联合运行移相角优化分配方法。
技术介绍
在理想纯净的电力系统中，电流和电压都是纯正弦波。实际上，当电流流过与所加电压不呈线性关系的负载时，就形成非正弦电流。在只含线性元件(电感、电容及电阻)的简单电路里，流过的电流与所加电压成正比，所以如果所加的电压是正弦的话，流过的电流就是正弦的。应指明，在有无功元件的场合，在电压和电流的相位有一个相对移动时，功率因数变低了，但线路仍是线性的。任何周期性波形可分为一个基频正弦加上许多谐波频率的正弦。谐波频率是基频的整倍数。冶金电解大电流直流电源是由交流电通过由整流变压器和硅整流器组成的整流装置得到的。整流装置接入正弦电压电网运行时，整流器各臂轮流导通，经过整流臂的电流波形近似矩形波，所以整流变压器各相线圈中的电流波形也不是正弦波，这种波形除基波电流外含有各次谐波电流。当有相位控制(如晶闸管整流)时，控制角愈大，则电流的起伏愈大，网侧电流中谐波成分愈大。假定硅整流元件或晶闸管的导通和截止都是瞬时的，则整流装置的臂电流为矩形波，阀侧线电流亦为矩形波，网侧电流波形则视整流装置和接线不同而有矩形波和阶梯波2种。矩形波和阶梯波都可以用傅立叶级数分解为基波分量和谐波分量，具有f(wt)＝|f(wt+π)，谐波中无偶次谐波分量和直流分量，因此，整流装置是1个奇次谐波源，将使网侧波形变化。谐波的危害具体表现在以下几个方面：(1)电力电容器引起的谐波放大。由于电容器的本身特性会使得其在谐波电压作用下的容抗要比在基波电压作用下的容抗小得多，从而使谐波电流的波形畸变影响大于谐波电压的波形畸变。如果电容器还同电网中其他元件发生谐振的话，很小的谐波电压就可引起很大的谐波电流，从而导致电容器因过流而损坏。(2)增加旋转电机的损耗。引起附加损耗和过热，其次是产生机械振动、噪声和谐波过压。这些将缩短电机的寿命，情况严重时会损坏电机。(3)增加输电线的损耗，缩短输电线寿命。谐波电流在输电线路上产生谐波压降的同时还增加了输电线路上的电流有效值，从而引起附加输电损耗。在电缆输电的情况下，谐波除了引起附加损耗外，还可能使电压波形出现尖峰，从而加速电缆绝缘的老化，引起浸渍绝缘的局部放电，也使介质损耗增加和温升增高，低压大电流整流器的谐波治理和无功补偿技术与应用缩短了电缆的使用寿命。(4)增加变压器的损耗。谐波电流流入变压器时，其主要影响是增加了它的铜损耗。在高次谐波电压的作用下，集肤效应和邻近效应更加严重，在绕组中引起附加铜耗，同时也使铁耗相应增加。对于带不对称负载的变压器来说，如果负载电流中含有直流分量，会引起变压器的磁路饱和，从而会大大增加交流激磁电流的谐波分量。(5)造成继电保护、自动装置工作紊乱。谐波的存在有可能改变保护继电器的动作特性，这与继电器的设计特点和原理有关。当有电流或电压有畸变时，依靠采样数据或过零工作的数字继电器容易产生误差。谐波对过电流、欠电压、距离、周波等继电器均会起拒动和误动的影响，保护装置失灵和动作不稳定。(6)引起电力测量的误差。普通的测量仪表是在纯正弦波情况下进行校验的，如果供电的波形发生畸变，仪表则容易产生误差。比如，感应式电能表对设计参数以外的频率的响应不灵敏，频率越高，误差越大，而且为负误差，当频率约为时，电度表将会停止转动。(7)干扰通讯系统。电力网中的平衡电流对通讯系统的干扰不大，但如果是不平衡的电流或者不平衡的谐波电流则会对通讯系统产生非常大的干扰，谐波干扰会引起通信系统的噪声，降低通话的质量，干扰严重时可能引起信号的丢失，甚至造成人身安全事故。(8)延缓电弧熄灭。在超高压的长距离输电线路上，较大的谐波电流会延缓电弧熄灭，导致单相重合闸失败，进而扩大事故。在消弧线圈接地系统中较大的谐波分量同样会延迟或阻碍消弧线圈的灭弧作用。谐波分量还会使电流过零时的值过大，导致断路器断弧困难，影响断流能力。对电能质量的定位除了使用频率和电压这两个指标外，谐波已不可避免地成为衡量电能质量另一个重要指标。因此，无论是从保障电力系统的安全、稳定、经济运行的角度，还是从用户用电设备的安全、正常工作的角度，都应有效治理谐波存在的问题，将其控制允许范围内。
技术实现思路
本专利技术是针对目前导致孤网系统中谐波含量超标，继而引起孤网系统运行的电气设备、保护装置等绝缘老化、损坏，造成保护误动等情况发生，影响孤网系统运行安全。存在的不足之处，提出一种基于遗传算法的公网/孤网联合运行移相角优化分配方法。本专利技术的技术方案是这样的：为解决发电厂与电解铝厂点对点运行方式下整流机组移相角的匹配问题，本专利技术通过遗传算法优化方式探索出整流机组移相角的优化分配方法。移相角优化分配方法的具体步骤为：步骤1：设计适应度函数。因为本专利技术的目标优化值为谐波产生量，因此所设计的适应度函数应为不同移相角分配方式下所对应的的谐波值。步骤2：随机初始化多种整流机组移相角组合，并保证初始化值处于实际操作范围内。步骤3：分别计算各种对应的的谐波值组合下的适应度函数值，从群体中选择优胜的个体，淘汰劣质个体，进行选择操作。本专利技术采用的是轮盘赌选择法，即各个个体的选择概率和其适应度值成正比，保留谐波值较小的那些组合。步骤4：对步骤3中保留下的组合进行交叉操作，把两个父代个体的部分结构加以替换重组而生成新个体的操作。本专利技术采用的交叉算子为单点交叉，即在个体串中随机设定一个交叉点，实行交叉时，该点前或后的两个个体部分结构进行互换，生成新的组合。步骤5：重复步骤3与步骤4，直到适应度函数值收敛为止，得到最优移相角组合，保证谐波量最小。本专利技术的有益效果是：通过采用本专利技术方法，可以实现对孤网/公网联合运行状态下的整流机组最与偶移相角分配方式的分析，保证公网/孤网谐波分量最小，减少对公网/孤网相关电气设备的影响，降低了因谐波造成的设备维护费用。附图说明图1为孤网运行方式下不同整流机组匹配时孤网谐波含量示意图表。具体实施方式电解铝厂共7台整流机组，为保证直流侧电流平稳，整流变压器在设计时对6台变压器采用延边三角形的绕线方式，在每台整流机组调变一次进行移相，确保直流侧84脉波均匀分布。在3台整流机组运行在孤网，4台整流机组运行在公网的情况下，通过上述算法，得到1#整流机组+4.285°、2#整流机组-4.285°、3#整流机组+12.875°、4#整流机组-12.875°、5#整流机组+8.751°、6#整流机组-8.751°、7#整流机组0°通过图1可知，在投运两台整流机组滤波装置情况下，5#、6#、7#整流机组的谐波含量明显低于1#、2#、7#整流机组孤网运行时的谐波量。证明孤网运行时，均为分布整流机组移相角会减少孤网系统中谐波含量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于遗传算法的公网/孤网联合运行移相角优化分配方法，其特征在于，移相角优化分配方法的具体步骤为：步骤1：设计适应度函数。因为本专利技术的目标优化值为谐波产生量，因此所设计的适应度函数应为不同移相角分配方式下所对应的的谐波值。步骤2：随机初始化多种整流机组移相角组合，并保证初始化值处于实际操作范围内。步骤3：分别计算各种对应的的谐波值组合下的适应度函数值，从群体中选择优胜的个体，淘汰劣质个体，进行选择操作。本专利技术采用的是轮盘赌选择法，即各个个体的选择概率和其适应度值成正比，保留谐波值较小的那些组合。步骤4：对步骤3中保留下的组合进行交叉操作，把两个父代个体的部分结构加以替换重组而生成新个体的操作。本专利技术采用的交叉算子为单点交叉，即在个体串中随机设定一个交叉点，实行交叉时，该点前或后的两个个体部分结构进行互换，生成新的组合。步骤5：重复步骤3与步骤4，直到适应度函数值收敛为止，得到最优移相角组合，保证谐波量最小。

【技术特征摘要】
1.一种基于遗传算法的公网/孤网联合运行移相角优化分配方法，其特征在于，移相角优化分配方法的具体步骤为：步骤1：设计适应度函数。因为本发明的目标优化值为谐波产生量，因此所设计的适应度函数应为不同移相角分配方式下所对应的的谐波值。步骤2：随机初始化多种整流机组移相角组合，并保证初始化值处于实际操作范围内。步骤3：分别计算各种对应的的谐波值组合下的适应度函数值，从群体中选择优胜的个体，淘汰劣质个体，进行选择操作。...

【专利技术属性】
技术研发人员：马国林，冯建清，高云龙，黄贵平，刘兴华，高晓芳，
申请(专利权)人：国家电投集团宁夏能源铝业有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏,64