基于高斯动态PSO算法的舰船电网故障重构方法研究

发布时间：2020-05-31 02:45

【摘要】：随着舰船电力系统规模的不断扩大,其地位在舰船上越来越举足轻重,保证舰船电网安全稳定地运行变得越来越重要。舰船需要一个强大的配电网络管理系统来处理不同工况的不同需求以及一些突发事件引起的电网负载变化,而故障后的电网重构问题是该系统的一个重要任务。根据舰船在不同运行工况下的不同要求来选择重构问题的优化目标和约束条件,本质上可将其归结为一个单／多目标、含约束的离散变量优化组合问题,因此可以借助优化理论加以解决。粒子群算法是一种新兴的智能优化算法,该方法以其概念简单、实现容易的特点被广泛应用,迅速发展。本文针对舰船电网故障重构问题,从种群拓扑角度入手,采用改进高斯动态粒子群算法进行研究。主要研究内容如下：分析了舰船综合电网的特点与主要运行工况。以某20节点实际舰船电网为参考建立仿真算例,对舰船电网的拓扑结构及连通性进行了研究,在此基础上,建立了舰船电网故障重构优化问题的数学模型,并给出了一般性的研究步骤。该内容是后续研究工作的基础与出发点。提出了一种基于静态拓扑高斯动态粒子群(Gaussian dynamic particle swarm optimization, GDPSO)算法的舰船电网故障后重构单目标优化方法。首先,结合图论理论从不同方面分析了不同的静态拓扑结构对高斯动态粒子群算法性能的影响,选用了几组参数(平均度、度分布的标准偏差等等)对算法性能进行评估,从不同方面进行对比来考察拓扑结构对算法的全局和局部搜索能力、搜索成功率、适应度值的数值稳定性等各方面的影响；其次,在此研究基础上构造一种rand-5的静态拓扑结构作为GDPSO算法的种群拓扑结构,并将其应用于舰船电网故障后以供电负荷最大为目标函数的重构问题中。采用多个典型测试函数与某舰船电网实例,并与几种经典的静态拓扑结构进行对比仿真测试,结果验证了该方法的有效性。提出了一种基于动态可变拓扑结构的GDPSO算法,用于不同工况下舰船电网故障重构多目标问题的求解。该算法以几种具有不同搜索能力的静态拓扑结构为基础,通过对比当前种群熵与适应度值的情况来动态调整种群进化过程中的拓扑结构,以保持种群的多样性。搜索过程前期采用环形拓扑结构来保证算法具有较强的全局搜索能力,中期构造不同的平均度值为5的拓扑结构保持算法良好的搜索势头,后期采用全互连拓扑结构在局部进行精细搜索。选取两种不同工况下同一故障的仿真实例进行故障后重构仿真测试,以负荷供电量最大和开关操作次数最少为重构目标,并与其他不同算法进行比较,证实了该方法能够较好完成舰船电网故障重构多目标优化问题的求解。提出了一种基于改进无尺度网络GDPSO算法的舰船电网多目标故障重构方法。该方法采用改进的BA模型随机地逐渐增加种群拓扑规模,使种群具有无尺度特性。整个种群由rand-5拓扑结构与无尺度网络拓扑结构的两个子种群组成。rand-5拓扑结构子种群有好的搜索准确性,并能兼顾全局和局部搜索能力；而具有无尺度特性的种群能够实时增加种群的多样性,提高种群跳出局部极值的能力。以扩充为60节点的舰船电网模型为例进行故障后重构的仿真算例测试,以负荷供电量最大和开关操作次数最少为重构目标,并与其他不同算法进行比较,证明了该方法对高维度优化问题的有效性。舰船电网故障重构方法影响重构策略执行的快速性和准确性。本文的研究表明,种群拓扑结构对基于GDPSO算法的舰船电网故障重构方法具有较大影响。根据不同的重构目标选择合适的种群拓扑结构能够满足不同的舰船电网故障重构的要求。
【图文】：

定义４邋（度，Ｄｅｇｒｅｅ邋ｏｆ邋ａ邋Ｖｅｒｔｅｘ）：点Ｖ的度表示关联一个r2Ｖ的边的条数，记为逡逑ｄｅｇｖ或知，若图Ｇ不是多重图时，它表示和点Ｖ相邻的顶点的个数。逡逑图３．１两种拓扑结构为例，图中分别表示了环形和全互连两种拓扑结构。两种拓逡逑扑结构都有《（坑６６８0＝？（６（＾６５0＝２０。对于图（３），其顶点的度为知，＝２；而对于图（１）），逡逑其顶点的度为Ａｖ邋＝邋１９。逡逑（ａ）逦（ｂ）逡逑图３．１环形拓朴结构和全互连拓扑结构逡逑Ｆｉｇ．邋３．１邋化只ｇ邋ｔｏｐｏｌｏｇｙ邋ａｎｄ邋口／／邋ｔｏｐｏｌｏｇｙ逡逑定义５邋（图的平均度，ＡｖｅｒａｇｅＤｅｇｒｅｅｏｆａＧｒａｐｈ）：图Ｇ的平均度表示图中所有节逡逑点的度的平均数，记为切巧或Ａ。图的平均度计算公式如式片７）所示：逡逑ｙ邋ｋ逡逑ｋ邋＝与、皆－ＪＬ逦（３．７）逡逑内逡逑定义６邋（图的度分布，Ｄｅｇｒｅｅ邋Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ａ邋Ｇｒａｐｈ）：图Ｇ的度分布记为如式（３．８）逡逑所示的序列。逡逑＝｜｛ｖＥＫ：、．邋＝＿／ｊ逦（３．８）逡逑－３１－逡逑

逑其中逡逑图３．２为例，图中Ｈ种不同结构有着相同的图的平均度，切坑）＝的坑）＝种Ｇｃ）邋＝邋４，逡逑而图（ａ）的度分布为｛４，邋４，邋４，邋４，邋４，邋４，邋４，４，邋４，邋４，邋４，邋４，邋４，邋４，邋４，邋４，邋４，邋４，邋４，邋４｝，逡逑图脚的度分布为｛７，７，４，４，４，４，４，４，４，４，，４，４，４，４，４，４，４，２，２，２｝，逡逑图似的度分布为｛１９，１９，邋４，邋４，邋４，２，邋２，２，邋２，邋２，邋２，２，邋２，邋２，邋２，２，２，邋２，２，邋２｝。逡逑Ｗ粒子群算法为例，算法采用度相同而度分布不同的拓化结构时，其性能有着很大的差逡逑别逡逑00＃逡逑（ａ）逦（ｂ）逦似逡逑图３．２具有相同平均度而度分布不同的三种拓扑结构对比逡逑Ｆｉｇ．邋３．２邋Ｔｈｒｅｅ邋ｇｒａｐｈｓ邋ｗｉｔｈ邋ｔｈｅ邋ｓａｍｅ邋ｄｅｇｒｅｅ邋ａｎｄ邋ｄｉｆｆｅｒｅ打ｔ邋ｄｅｇｒｅｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ逡逑由定义６我们知道，图的度分布表示了每个顶点所连接的边的个数。显然，使用度逡逑分布的序列看起来不是很方便，而且不同度分布序列比较起来也不是很方便。因此，本逡逑文Ｗ度分布标准偏差来代替度分布序列。度分布标准偏差公式如式（３．９）所示：逡逑＇逦１邋ｎ｛Ｇ）逦＼２逡逑片９）逡逑其中，表示图Ｇ中第／个顶点的度。逡逑Ｗ图３．２所示的Ｈ种不同的图形的拓扑结构为例
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：E925

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 马小丹,任玉佩;对电网故障记录分析系统有关问题的探讨[J];山西电力技术;2000年04期

2 刘宏;;电网故障恢复系统简介[J];林业勘查设计;2007年02期

3 刘韬文;;湖南电网故障的统计特性分析[J];华中电力;2010年03期

4 朱小东;宋强;魏巍;周虹任;;电网故障对发电机组的影响及发电机组侧应对措施[J];电力建设;2011年01期

5 赵立;王振华;朱小东;;电网故障对发电机组影响及发电机组侧应对措施[J];中国电业(技术版);2011年11期

6 吴桂峰;王轩;陈东雷;;云层随机放电干扰下的电网故障挖掘仿真分析[J];计算机仿真;2013年10期

7 李西友;电网故障监测记录分析系统和再现装置国外技术发展概况[J];电站系统工程;1990年04期

8 艾闯;;配电网故障快速诊断方法分析[J];中国电业(技术版);2013年12期

9 曹国臣,祝滨,蒋建东;虚拟故障端口法及其在电网故障计算中的应用[J];中国电机工程学报;2002年05期

10 刘常澍;杜倩;;配电网故障定位系统[J];电子测量技术;2005年03期

相关会议论文 前10条

1 卢志刚;文莹;;基于改进蚁群算法的配电网故障后恢复重构[A];中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会论文集（中册）[C];2008年

2 杨如康;夏肇元;;配电网故障自动隔离系统应用研究[A];2010年云南电力技术论坛论文集（文摘部分）[C];2010年

3 孙雅明;;基于粗糙集理论的数据挖掘模型对联的配电网故障定位诊断[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策（上册）[C];2002年

4 孙雅明;;基于粗糙集理论的数据挖掘模型对联的配电网故障定位诊断[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策（上册）[C];2002年

5 杨淑英;王均华;杨国旺;;可视化电网故障分析及继电保护整定计算系统的研究[A];2006电力系统自动化学术交流研讨大会论文集[C];2006年

6 廉伟;李志新;;考虑电网故障发展过程的静态安全分析方法[A];第二十届华东六省一市电机工程（电力）学会输配电技术讨论会论文集[C];2012年

7 廉伟;李志新;;考虑电网故障发展过程的静态安全分析方法[A];山东电机工程学会2012年度学术年会论文集[C];2012年

8 陈又申;;电网故障与火电厂机组控制应对[A];全国火电大机组（300MW级）竞赛第33届年会论文集[C];2004年

9 崔世界;尚志军;王秋石;张宏宇;曾鹏;;基于WIA工业无线技术的配电网故障指示系统研究[A];第25届中国控制与决策会议论文集[C];2013年

10 姚骏;刘奥林;李清;陈知前;杜红彪;;飞轮辅助永磁直驱风电系统不对称电网故障穿越控制[A];2013年中国电机工程学会年会论文集[C];2013年

相关重要报纸文章 前1条

1 李林;电网故障 郑州建市以来首次全城停水[N];河南日报;2006年

相关博士学位论文 前5条

1 陈洋;基于高斯动态PSO算法的舰船电网故障重构方法研究[D];大连海事大学;2015年

2 徐立新;基于复杂系统理论的电网故障时空分布特性及结构脆弱性研究[D];华南理工大学;2014年

3 梅念;电网故障信息管理系统中的高级应用研究[D];华中科技大学;2009年

4 邓秋玲;电网故障下直驱永磁同步风电系统的持续运行与变流控制[D];湖南大学;2012年

5 王萌;电网故障下双馈风力发电系统功率变换器运行控制[D];天津大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 潘秀敏;基于脆弱性理论的电网故障分区研究[D];华北电力大学;2015年

2 谭米;外界扰动对大停电幂律影响与电网故障长程相关性研究[D];长沙理工大学;2014年

3 李亮;金华地区电网故障信息分析决策系统的研究[D];华北电力大学;2015年

4 张婧;采用多源信息的配电网故障诊断方法研究[D];东北大学;2013年

5 刘丹丹;基于多代理技术的主动配电网故障自愈系统研究[D];湘潭大学;2015年

6 李怡萌;电网故障的动态连续诊断方法研究[D];华北电力大学;2015年

7 叶金凤;基于多信息源的多层次配电网故障诊断方法研究[D];东北大学;2014年

8 郭子雷;双馈风电变流器电网故障下运行控制研究[D];上海电机学院;2016年

9 戴志远;电网故障下直驱式风力发电系统网侧变流器控制研究[D];福州大学;2014年

10 张锐;基于多数据融合的电网故障分析系统研究[D];华北电力大学;2013年

本文编号：2689152