计算双层土壤参数的一种新方法

针对接地系统电气参数计算需要建立准确的大地模型和土壤参数问题,分析了水平分层土壤结构的地表电位,定义了土壤的视在电阻率,建立了土壤模型目标函数,并对建立的函数模型进行了最优化计算.计算分析结果表明,采用改进的Levenberg - Marguardt最优化方法计算所得的双层土壤模型可以反映实际地下土壤分层状况,可快速求出双层土壤参数.     

复杂测试条件下分层土壤模型的建立

针对任意布置电压和电流测量极情况下反演土壤模型的计算方法,以及变电站进行后期扩建时测量土壤参数时应选择的测试极与接地网最小距离的问题,基于水平多层土壤中的格林函数和不等间距接地网计算模型,建立了任意布置接地极和考虑接地网影响情况下土壤水平分层模型参数的反演计算方法.在验证该计算方法的同时,说明了等距四极法、直线四极法、...     

多层水平分层土壤电阻率模型

确定大地模型和土壤参数是大型地网接地计算的首要工作,为了使模型能够较好地反映实际大地土壤特性,应该利用多层模型代替以往的两层或三层模型。基于等距四极法测得的土壤视在电阻率建立了反演多层水平分层土壤电阻率模型。土壤视在电阻率计算值由复镜像法进行逼近,复镜像法的采用大大加快了程序计算速度并且提高了计算精度。由最小二乘法建立目标函数,通过条件转换将约束非线性问题转化为非约束问题,使用拟牛顿DFP算法对目标函数进行优化。根据实际使用经验与土壤视在电阻率特性的表现,确定了一种由计算机自动选择初始值的有效方法,使程序可以很快获得收敛解。并将分析结果与国际著名接地计算软件CDEGS的计算结果进行比较,充分验证了方法的有效性。     

结合矩量法和边界元法的综合接地算法研究

为解决复杂土壤条件下接地系统参数计算问题,结合矩量法和边界元法,提出了一种可计算土壤中含有不同电阻率媒质模型的新型接地数值算法。该算法在分层土壤模型计算方法基础上,将土壤中不同电阻率媒质表面进行块状剖分,通过计算每块边界单元的电荷量分析其对地下电场以及接地系统泄漏电流分步的影响。该方法弥补了目前接地计算方法只能处理分层土壤模型的缺点,可对既分层又分块的土壤模型进行计算。同时通过两个接地极模型的计算,证明了该方法的可行,并通过其计算结果与经典文献中计算结果以及实测结果的比较说明该方法的正确性。     

分层土壤中点电流源格林函数的快速计算方法

为了解决分层土壤中点电流源的格林函数理论推导复杂和数值计算繁琐的问题,阐述了多层水平分层土壤中点电流源的格林函数模型及其建立过程,基于此模型得到了求解任意分层土壤中点电流源格林函数的快速计算方法,并利用MATLAB对其进行编程。经算例对比,得出了该方法计算接地网接地阻抗的结果准确有效,而且大大提高了接地网接地特性的计算效率。     

计算土壤参数的一种新方法

确认大地模型和土壤参数是变电站接地网模拟计算的首要工作。通过电磁场理论和格林函数 ,利用递推算法获得水平多层土壤中电流场的地电位分布 ,结合复镜像法 ,推导出四极法所测视在电阻率与极间距的关系。引入非线性目标函数 ,将土壤参数问题转化为求目标函数的极值问题 ,采用拟牛顿的最优化方法 ,可快速求出土壤的参数。用该方法编制的软件可准确地确定任意层土壤模型。     

分层土壤中接地装置冲击散流特性的有限元分析模型

冲击电流在分层土壤中的散流过程具有明显的非线性变化特征,从电磁场理论出发,建立了分层土壤结构中接地装置冲击特性分析的有限元模型。在非线性过程的分析中考虑了传导和位移电流,准确地反映了冲击散流的物理过程;针对接地导体与土壤分界面、土壤分层界面的电阻率突变而造成有限元计算不易收敛的问题,采取了具有连续偏导数的平滑阶跃函数进行过渡的方法;在将无限散流空间变换为有限计算区域的问题上,提出了分层结构土壤的几何坐标变换方法,既减少了计算量又保证了计算准确度,并将仿真计算结果与试验结果进行对比分析。结果表明该模型能较好地模拟分层土壤结构中,土壤电离不均匀性和放电通道随机性带来的非线性变化问题,验证了模型的有效性。     

垂直分层土壤中引外接地网的格林函数

为解决分层土壤中引外接地网的格林函数理论推导复杂和数值求解方法繁琐的问题,提出一种适用于具有任意分层的水平土壤结构的计算点电流源电流场的递推算法,即利用傅氏变换对贝塞尔函数进行转换,复镜像法对系数进行展开,通过土壤边界条件推导出格林函数通用表达式,避免了极为复杂的公式表达.经算例对比得出,该方法准确有效,可以应用于水平多层土壤接地问题的计算.     

基于遗传算法的土壤结构反演模型

针对不均匀土壤接地参数计算复杂的问题,阐述了遗传算法及其应用,根据推导的等距四极法测得的视在电阻率与极间距、测量电极埋深的数学关系,建立了目标函数和土壤结构反演模型,以解决不均匀土壤接地参数计算复杂的问题.实例计算结果表明,通过此模型,根据已有土壤数据,反演出了水平双层土壤,并与CDEGS计算结果比较,各项指标均满足测试要求.     

垂向混合产流模型参数的线性化率定

为了解决以误差平方和为目标函数率定非线性函数参数会增加不相关的局部优值问题,包为民教授提出了非线性函数参数的线性化率定方法,本文对这一新方法进行了描述和分析,并将其应用于垂向混合产流模型参数的优选中。首先通过理想模型对该方法进行了验证,发现敏感参数皆可率定到真值,说明该方法可行。然后又采用该方法率定建阳流域基于实测资料的模型参数,率定和检验结果表明,同样可以率定出稳定的模型参数优值,而且收敛速度较快。因此线性化率定方法是一种有效的垂向混合产流模型参数优选方法。     

青藏铁路变电站接地网腐蚀断裂点的判断

由于存在各种原因腐蚀及冻土季节性融冻时的机械应力,青藏铁路沿线变电站的接地网比在平原地区更容易出现接地网导体的腐蚀和断裂。为了掌握接地网导体的腐蚀和断裂情况,利用电网络和矩阵理论,建立了接地网在土壤中腐蚀、断裂点诊断的数学模型。根据优化理论建立了线性目标函数并对建立起来的腐蚀、断裂点判断数学模型进行了求解。通过大量的模拟实验表明,此方法可以有效地发现变电站接地网出现的腐蚀、断裂情况并可准确地定位,为青藏铁路沿线变电站接地网的安全可靠运行提供保证。     

共振式直线电机的优化设计

在共振式直线电机机电动力学分析的基础上提出了该电机优化设计的新思路。采用电磁六因素逐级递增的多数模接续优化算法,解决单一模型优化的不收敛问题;采用化隐函数为显函数的“显化参量逐次逼近”算法,解决目标函数为自变量隐函数时的寻优问题。用计算机进行辅助计算,设计出最优的电机参数。     

基于进化策略的多机系统PSS参数优化

该文提出了一种基于进化策略的多机系统PSS参数优化的新方法。在这种方法中，目标函数设定为度量所有机电振荡模态性能的函数，将PSS的参数优化表示为带不等式约束的非光滑优化问题。进化策略用于该优化问题的求解，从而找出PSS的优化参数。进化策略属现代全局优化方法的一种，它对优化问题本身几乎无任何限制，冈其具有全局寻优能力，故可得到比常规优化方法更好的结果。且进化策略直接采用实型编码，因而可提高优化计算的效率。Anderson 3机系统和New England 10机系统的仿真结果表明，该方法是一种有效的参数优化方法，得到的优化参数对系统运行方式的变化具有良好的鲁棒性。     

The interval sensitivity analysis and optimization of the distribution network parameters considering the load uncertainty

This paper proposes an advanced approach to optimize the line and transformer parameters for the distribution system. The approach first adopts a novel set of interval sensitivity models, based on which an interval forward–backward power flow algorithm and an interval analysis method are further developed. In order to improve computational speed, this approach uses a simplified set models to calculate power system loss interval sensitivity with respect to the admittance of lines and transformers. An interval objective function is formulated and the optimization problem is solved with a discrete bacterial colony chemotaxis algorithm. The applicability and effectiveness of the proposed approach is demonstrated on two real distribution systems.     

Joint tracking coefficients and the time delay of a nonstationary linear system,preceded by a static nonlinearity

The paper considers a block-oriented nonlinear Hammerstein system that consists of a linear block with real-valued time-varying unknown coefficients and a pure time delay, preceded by the static nonlinearity. The joint tracking of linear block coefficients and the time delay while processing observation samples is under consideration. The difficulty of the tracking process consists in the initial nonconvexity of the objective function to be minimized, in respect of the time delay. To obtain current estimates of the true coefficients and the time delay it is necessary to overcome the multiextremality of the objective function. A global optimization problem could be solved by changing a form of the nonconvex objective function into a convex one. The optimization problem has been subdivided into two problems that are analyzed in this article, as well. The first one consists of removal of the objective function multiextremality in respect of the time delay, while hunting for the global extremum. Therefore, the well-known approach based on the method of corrective operators, which is used to transform the multiextremal criterion into a unimodal function for the nonstationary Wiener system, is developed here for the Hammerstein one. The other problem consists of the applicability of unified adaptive algorithms, used for Wiener systems in the case of Hammerstein systems. The recursive parametric identification technique, based on the adaptive algorithm procedures, is developed here for the nonstationary block-oriented Hammerstein systems, too. The applicability of algorithms is supported by various simulation tests solved by computer for distinct inputs and for two static nonlinearities.     

电路瞬态过程中响应模型的参数估计

当电路瞬态过程的电压或电流响应是以离散数据点给出时,为了测量响应模型的各个参数,提出了一种基于曲线拟合的利用非线性最小二乘优化进行参数估计的算法。首先构造二乘残差目标函数,给出各个参数初始值的计算方法,然后采用拟牛顿法搜索目标函数的极小值。该方法可以一次性求出模型的全部参数。模拟算例和仿真结果表明:算法的稳定性较强,收敛速度和计算精度都较高。     

一种满意控制的水轮机调速系统参数优化方法

水轮机调速器比例积分微分(proportion-integration- differentiation,PID)参数优化是经久不衰的研究课题,目前研究较多的是基于最优化理论的参数设计。提出一种基于水轮机转速性能指标满意度参数优化的新方法,该方法直接计算系统响应的上升时间、超调量、调整时间、稳态误差和反调量等性能指标,籍此得到各性能指标的满意度函数,并以系统总体满意度作为适应度函数,利用遗传算法进行参数优化,得到总体满意度符合设计要求的PID参数。该方法设计目标更实际、具体,尽管参数不一定最优,但能满足系统响应要求,且代价较小,更具实用性。应用至刚性水击模型和弹性刚性水击模型水力系统的PID参数优化设计,仿真结果表明满意度控制方法在水轮机调速系统参数优化中的有效性和实用性。     

直流输电比例-积分控制器的参数优化

提出了用于直流控制器比例一积分(proportional plus integral,PI)参数寻优的一种系统化方法。首先根据Bode图求出满足系统稳定性要求的PI参数范围;再对该参数范围按一定步长进行划分,得到有限组PI参数以构成PI参数寻优的样本集;对应每一个样本参数仿真计算控制器的阶跃响应, 并按时间乘绝对误差积分(integral of time multiplied by the absolute value of error,ITAE)准则计算目标函数值;取对应 ITAE目标函数值最小的样本参数为最优PI参数。找到的最优PI参数在工程上可近似认为是全局最优的。根据该方法设计了葛洲坝-南桥直流输电工程中的PI控制器,并通过仿真验证了其有效性。