接地网阴极保护数学模型及辅助阳极优化研究

发布时间：2017-10-27 02:18

  本文关键词：接地网阴极保护数学模型及辅助阳极优化研究

  更多相关文章： 接地网防腐 阴极保护模型 有限元分析 辅助阳极优化 电位分布预测

【摘要】：变电站接地网是用于工作接地、防雷接地和保护接地的重要设施,是维护电力系统安全运行的重要环节。接地网的接地体常年埋于地下,其腐蚀的隐蔽性和不易检测性使电力系统存在潜在不安全隐患。在众多防腐措施中,阴极保护是一种有效的保护方式。本文针对接地网阴极保护数学模型及辅助阳极优化展开以下研究:首先,建立接地网阴极保护数学模型。结合接地网阴极保护体系的特点,提出了合理的假设条件,得出腐蚀场中电位应满足的描述方程及边界条件;分析和比较各种求解有限元求解法,采用数值方法求解模型。其次,建立接地网辅助阳极与接地网电位分布工况的模型。本文搭建电位测量试验台,分别按照口字形、X形、□×形、米字形以及蛇形安装辅助阳极,研究了阳极的各种安装方式与接地网表面电位的关系,得出各种安装方式的阴极、阳极的最佳接入点;采用阴极保护数学模型探究了接地网面积和辅助阳极位置、电压、数量等参数与接地网电位和电流密度均匀分布的关系;提出了一种基于向量相似度与支持向量回归机(S-SVR)的综合预测方法应用于与接地网表面电位分布工况模型中。然后,设计辅助阳极优化方案。以电位和电流分布的数值计算为基础,借助ANSOFT、MATLAB等软件包,在上述建立的辅助阳极与接地网表面电位分布模型数学模型的基础上,将保护电位均匀分布为优化目标,建立辅助阳极优化方案;选用经典遗传算法求解,得出了已知规格的接地网的最佳保护方案。最后,模拟接地网阴极保护的实验效果与分析工程实例。搭建实验平台验证阴极保护体系的可靠性;在渭南某两变电站验证工程中的实际保护情况。结果表明,本文所设计的阴极保护模型与辅助阳极优化为接地网设计、日常维护和管理提供理论参考及设计指导。
【关键词】：接地网防腐 阴极保护模型 有限元分析 辅助阳极优化 电位分布预测
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM63
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 绪论7-13
• 1.1 课题研究背景及意义7-9
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势9-11
• 1.2.1 阴极保护体系的应用9-10
• 1.2.2 阴极保护数学模型10-11
• 1.3 本文的主要研究内容与章节安排11-13
• 2 变电站接地网的阴极保护数学模型13-27
• 2.1 接地网阴极保护数学模型的建立13-18
• 2.1.1 构造描述方程13-15
• 2.1.2 确定边界条件15-18
• 2.2 接地网阴极保护数学模型的求解18-23
• 2.2.1 有限元的计算方法18-20
• 2.2.2 划分几何模型和构造插值函数20-21
• 2.2.3 分析各剖分单元21-23
• 2.3 有限元算法的程序设计23-24
• 2.4 算例分析24-26
• 2.5 本章小结26-27
• 3 辅助阳极与接地网电位分布的模型27-48
• 3.1 辅助阳极安装方式的探究27-35
• 3.1.1 测试原理27
• 3.1.2 设计测试方案27-31
• 3.1.3 确定最佳阴极、阳极接入点31-35
• 3.2 接地网表面电位的影响因素探究35-42
• 3.2.1 阳极位置对接地网表面电位、电流密度的影响37-38
• 3.2.2 阳极电压对接地网表面电位、电流密度的影响38-39
• 3.2.3 接地网规格对接地网表面电位、电流密度的影响39-40
• 3.2.4 阳极个数对接地网表面电位、电流密度的影响40-42
• 3.3 辅助阳极参数与接地网电位分布模型42-47
• 3.3.1 辅助阳极参数的向量相似度42-43
• 3.3.2 基于S-SVR的接地网电位分布模型43-45
• 3.3.3 结果分析45-47
• 3.4 本章小结47-48
• 4 辅助阳极的优化设计48-53
• 4.1 优化设计数学模型的确定48-50
• 4.2 基于遗传算法的优化算法50-51
• 4.2.1 循环算法计算程序50
• 4.2.2 遗传算法优化步骤50-51
• 4.3 辅助阳极优化设计的数值仿真结果51-52
• 4.4 本章小结52-53
• 5 接地网阴极保护的实验效果模拟与工程实例分析53-60
• 5.1 阴极保护效果模拟实验53-56
• 5.1.1 搭建实验平台53-54
• 5.1.2 分析阴极保护效果54-56
• 5.2 阴极保护体系的工程实例分析56-59
• 5.2.1 设计工程施工方案56
• 5.2.2 阴极保护体系在渭南A变电站的应用56-57
• 5.2.3 阴极保护体系在渭南B变电站的应用57-59
• 5.3 本章小结59-60
• 6 总结与展望60-62
• 6.1 总结60-61
• 6.2 展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-67
• 附录67-73
• 附录1 接地网表面电位分布数据67-73
• 附录2 攻读学位期间的项目经历与论文发表73

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本文编号：1101502