基于改进蜂群算法优化神经网络的小电流接地故障选线

摘要

小电流接地系统的故障选线一直是电力系统领域的难题，随着我国配电网规模的不断扩大和日益复杂化，以及传统电网向智能电网的发展，小电流接地故障选线问题的解决愈加重要。在当前的各类故障选线方案中，大都是采用稳态量或暂态量的单一判据方案，基于此类方案的自动选线装置对复杂配电网的适用性不高，且选线准确率较低。
　　本文通过对现有选线理论的分析和对比，提出一种将零序有功分量、高次谐波综合量和暂态能量三种选线方案相融合，并采用改进蜂群算法优化神经网络进行故障线路判别的多判据选线方案。该选线方案弥补了单一判据方案存在的一些不足，实现了智能群体算法和神经网络理论的融合，提高了对复杂配电网络的适应度和选线准确率。
　　本文首先在Matlab/Simulink环境下进行了小电流接地系统的单相接地故障仿真，通过改变相关参数，对各类情况下的单相接地故障进行了大量的仿真模拟，并在此基础上提取了三种判据下的故障特征，记录了大量故障特征数据；其次，针对基本BP神经网络的缺陷，引入了新颖的人工蜂群算法对网络进行优化，针对传统蜂群算法的不足，引入Levy Flight游走机制对其进行了改进，提升了算法的全局寻优能力；最后，将故障特征数据输入优化后的神经网络，对小电流接地系统的单相接地故障进行自动选线。用同一组样本数据分别用基本BP神经网络和改进蜂群算法优化神经网络进行故障选线测试，经过仿真对比分析，本文提出的基于改进蜂群算法优化神经网络的选线方案准确率更高、效果更好，有一定的理论研究意义和工程实用价值。

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摘 要

Abstract

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Contents

1 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 现有选线技术综述

1.2.1 稳态信息选线法

1.2.2 暂态信息选线法

1.2.3 注入信号法

1.2.4 多信息融合的人工智能选线方法

1.3 神经网络理论在电力系统中的应用

1.4 本文主要工作及创新点

1.4.1 本文主要工作

1.4.2 本文创新点

2 故障特征分析及选线判据选取

2.1 中性点接地方式

2.1.1 中性点不接地

2.1.2 中性点经消弧线圈接地

2.2 故障稳态量特征

2.2.1 中性点不接地时的稳态量特征

2.2.2 中性点经消弧线圈接地时的稳态量特征

2.3 故障暂态量特征

2.3.1 暂态电容电流

2.3.2 暂态电感电流

2.3.3 暂态接地电流

2.4 故障选线判据的选取及计算方法

2.5 本章小结

3 小电流接地系统故障仿真及特征采集

3.1 Matlab仿真模型搭建及参数设置

3.2 小电流接地系统的单相接地故障仿真

3.2.1 中性点不接地系统的故障仿真

3.2.2 中性点经消弧线圈接地系统的故障仿真

3.3 故障特征数据采集

3.4 本章小结

4 改进蜂群算法优化BP神经网络

4.1 人工神经网络

4.1.1 神经元数学模型

4.1.2 BP神经网络的学习过程

4.1.3 隐含层节点数的确定

4.1.4 激励函数的选择

4.1.5 BP神经网络的训练方式

4.1.6 基本BP神经网络的缺陷

4.2 人工蜂群算法及对其所作改进

4.2.1 蜂群算法的数学原理

4.2.2 引入Levy Flight对蜂群算法进行改进

4.3 改进蜂群算法的仿真验证

4.3.1 Levy Flight游走机制搜索模式的仿真验证

4.3.2改进蜂群算法寻优效率的仿真验证

4.4 改进蜂群算法优化BP神经网络

4.5 本章小节

5 基于优化神经网络的故障选线仿真

5.1 基于BP神经网络的故障选线仿真

5.1.1 BP神经网络批量训练

5.1.2 BP神经网络串行训练

5.2 基于ABC-BP神经网络的故障选线仿真

5.3 故障选线结果测试

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

作者从事科学研究和学习经历简介

I 从事科学研究

II 学习经历简介

攻读学位期间取得的学术成果和获奖情况

I 学术成果

II 获奖情况