发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于遗传算法的电容隔直装置配置优化方法，能够实现对地铁杂散电流导致城市电网接地变压器发生直流偏磁的抑制研究，其结果可以对现场隔直装置的优化配置提供指导性建议。

本发明的一种基于遗传算法的电容隔直装置配置优化方法，包括以下步骤：

步骤A：定义变压器中性点直流的评价函数，反映各接地变压器受地铁杂散电流入侵程度，参与隔直装置的优化配置计算。

步骤B：根据变电站数量，对各变电站依次进行编号，并对隔直装置安装方案进行二进制编码。随机生成49个初始配置方案(如：[1,0,0,1,1,0,1,0,0,1])，并在初始生成矩阵中加入全部安装电容隔直装置的方案，最终形成50个初始配置方案。

步骤C：建立目标函数，将目标函数量化为直流电流治理效果与隔直数量叠加形式，其中治理效果以指数函数表示，隔直数量定义为一次函数，该目标函数表示直流偏磁治理效果满足情况下，隔直装置安装数量最少。

步骤D：选取列车运行高峰时期约一个发车间隔周期的接地变压器中性点直流电流实测值，根据评价函数进行中性点直流评价值初始值的计算，并将中性点直流评价值初始值代入目标函数中进行迭代计算。

步骤E：迭代计算过程中定义电容隔直装置投入后地铁杂散电流的分布概率。

步骤E1：定义隔直装置投入时地铁杂散电流流出城市电网的概率。设定隔直装置投入后，地铁杂散电流流出电力系统的比例为50％-70％，剩余30％-50％的直流通过未添加电容隔直装置的接地变压器中性点继续进入到电力系统中。

步骤E2：定义城市片区电网中地铁杂散电流传播路径及其分配比例。隔直装置投入后进入到城市电网的30％-50％的直流，设置其在输电线路中流通的比例为60％-80％，迭代过程中在此范围随机取值，剩余20％-40％比例的杂散电流通过架空地线及大地流通。

步骤E3：隔直装置投入时，通过输电线路或避雷线传播的杂散电流按比例6:4分别对500kV和220kV变压器中性点进行分配，并进行中性点直流的叠加计算。大地等效通路与其上方架空地线二者中流通的杂散电流平均分配到每个接地变压器中性点，并进行中性点直流的叠加计算。

步骤F：根据遗传算法在规定的分布概率下进行隔直装置安装方案的寻优。

步骤F1：根据初始隔直方案进行各方案对应目标函数值的计算。

步骤F2：根据隔直方案所对应的目标函数值进行选择、交叉、变异等操作。目标函数值逐渐趋于最小。

步骤F3：当隔直装置安装方案在该分配比例范围内，目标函数值达到最小时，停止迭代计算过程，输出最优方案。

步骤G：检验各接地变压器中性点直流评价指标是否满足要求。若未添加隔直装置的500kV变压器中性点直流电流在8A内，未添加隔直装置的220kV变压器中性点直流电流在5A内，则优化方案满足治理要求。

进一步的，步骤A中评价函数计算公式为：

式中，I_dc为中性点直流电流评价值；i_m为中性点直流电流数据采样点的电流值；n采样点个数；f为采样频率；t为采样时间。

进一步的，步骤C的目标函数为：

式中，t为城市片区电网中接地变压器编号；s为城市片区电网接地变压器个数；I_dct为编号为t的接地变压器中性点直流电流评价值；I_dct0为编号为t的接地变压器中性点直流电流限定值；P为电容隔直装置的安装数量。

进一步的，步骤F2中，选择方式采用轮盘赌选择的方式，交叉率设置为0.8，变异方式采用基本位变异的方式。

本发明的有益技术效果为：

一、在遗传算法寻优过程中，通过初始生成矩阵的干预，使得初始形成方案扩大范围，避免了寻优过程中提前陷入局部收敛等问题。

二、通过合理设置目标函数与评价指标，实现了地铁杂散电流入侵接地变压器严重程度的有效评估。

三、基于遗传算法，实现了电容隔直装置数量及安装位置的寻优，提供了科学有效的部署方案，节约了企业治理成本。