论文中文题名: | 煤矿电网电容电流计算方法研究 |
姓名: | |
学号: | 21206029027 |
保密级别: | 公开 |
论文语种: | chi |
学科代码: | 080802 |
学科名称: | 工学 - 电气工程 - 电力系统及其自动化 |
学生类型: | 硕士 |
学位级别: | 工学硕士 |
学位年度: | 2024 |
培养单位: | 西安科技大学 |
院系: | |
专业: | |
研究方向: | 供配电安全 |
第一导师姓名: | |
第一导师单位: | |
论文提交日期: | 2024-06-17 |
论文答辩日期: | 2024-06-04 |
论文外文题名: | Research on calculation method of capacitive current in coal mine power grid |
论文中文关键词: | |
论文外文关键词: | Coal mine power network ; Capacitance current ; Model migration ; Support vector machine ; Whale algorithm |
论文中文摘要: |
煤矿电网电容电流超限会导致接地点产生不稳定电弧,进而引发弧光过电压和漏电故障,严重危害矿井电气设备和人身安全,因此,《煤矿安全规程》对煤矿电网电容电流有严格的限值要求。煤矿井下是典型的易燃易爆生产场所,必须采用防爆设备供电,不允许接入测试仪器;在煤矿电网设计阶段,系统接地方式和消弧线圈容量配置也需要通过计算电容电流才能确定。此外,智慧矿山建设与智能化技术的快速发展也对煤矿电网电容电流计算提出了智能化要求,在此背景下,研究煤矿电网电容电流计算方法对保障矿井安全供电具有重要意义。 论文首先分析了煤矿电网电容电流的产生机理,采用Sobol敏感性分析方法研究影响煤矿电网电容电流的关键参数以及各参数之间的相互作用,明确需采用智能计算模型来反映各参数的相互作用,以及对煤矿电网电容电流的非线性影响关系,在此基础上,设计适用于煤矿电网的电容电流计算方案。 针对现有煤矿电网电容电流计算方法误差较大的问题,提出一种基于支持向量机的电容电流计算方法。根据Sobol敏感性分析结果,选取解释度高且方便获取的参数作为输入特征量;分析不同类型矿用电缆电容电流参数的相似性与差异性,采用模型迁移思想扩充和增强电容电流数据样本,解决了电容电流数据样本不完备的问题。在此基础上,采用基于稀疏技术的支持向量机建立小容量电容电流数据样本的智能计算模型,综合考虑系统运行方式和电气设备对电容电流的影响,实现对煤矿电网电容电流的准确计算。 针对支持向量机模型在对煤矿电网电容电流计算时会出现计算结果不稳定的问题,采用一种混合策略改进的鲸鱼算法对模型超参数进行优化。由于鲸鱼算法存在收敛速度慢和易陷入局部最优等问题,引入Tent混沌映射使初始解在空间分布更均匀,并结合随机性学习策略增强迭代过程的种群多样性,通过自适应改变权重提高算法的全局寻优和局部搜索能力,进一步提升支持向量机模型对电容电流的计算精度与稳定性。 采用矿用电缆电容电流测试数据和多家煤矿电网电容电流实测数据验证本文方法的计算精度,相较于现有电容电流计算方法,本文方法能够实现对煤矿电网电容电流的准确计算,其平均相对误差控制在2.26%以下。 |
论文外文摘要: |
The over-limit capacitive current of coal mine power grid will lead to unstable arc at the grounding point, which will lead to arc overvoltage and leakage fault, which will seriously endanger the electrical equipment and personal safety of the mine. Therefore, the Coal Mine Safety Regulations have strict limit requirements for the capacitive current of coal mine power grid. The underground coal mine is a typical inflammable and explosive production place. The explosion-proof equipment must be used for power supply, and the access to test instruments is not allowed. In the design stage of coal mine power grid, the system grounding mode and arc suppression coil capacity configuration also need to be determined by calculating the capacitance current. In addition, the rapid development of intelligent mine construction and intelligent technology also puts forward intelligent requirements for the calculation of capacitive current in coal mine power grid. Under this background, it is of great significance to study the calculation method of capacitive current in coal mine power grid to ensure the safe power supply of coal mine. Firstly, the generation mechanism of capacitive current in coal mine power grid is analyzed. The Sobol sensitivity analysis method is used to study the key parameters affecting the capacitive current of coal mine power grid and the interaction between the parameters. It is clear that the intelligent calculation model should be used to reflect the interaction of the parameters and the nonlinear influence relationship on the capacitive current of coal mine power grid. On this basis, the calculation scheme of capacitive current suitable for coal mine power grid is designed. Aiming at the problem of large error in the existing calculation method of capacitance current in coal mine power grid, a calculation method of capacitance current based on support vector machine is proposed. According to the results of Sobol sensitivity analysis, the parameters with high interpretation and convenient acquisition are selected as input feature quantities. The similarity and difference of capacitance current parameters of different types of mine cables are analyzed. The model migration idea is used to expand and enhance the capacitance current data samples, which solves the problem of incomplete capacitance current data samples. On this basis, the intelligent calculation model of small capacity capacitive current data samples is established by using support vector machine based on sparse technology. Considering the influence of system operation mode and electrical equipment on capacitive current, the accurate calculation of capacitive current in coal mine power grid is realized. Aiming at the problem that the support vector machine model will have unstable calculation results when calculating the capacitive current of the coal mine power grid, a hybrid strategy improved whale algorithm is used to optimize the model hyperparameters. Because the whale algorithm has the problems of slow convergence speed and easy to fall into local optimum, the Tent chaotic map is introduced to make the initial solution more evenly distributed in space, and the random learning strategy is combined to enhance the population diversity of the iterative process. The global optimization and local search ability of the algorithm are improved by adaptively changing the weight, and the calculation accuracy and stability of the support vector machine model for capacitive current are further improved. The calculation accuracy of this method is verified by the test data of mine cable capacitance current and the measured data of capacitance current of many coal mine power grids. Compared with the existing capacitance current calculation method, this method can realize the accurate calculation of capacitance current of coal mine power grid, and its average relative error is controlled below 2.26 %. |
参考文献: |
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中图分类号: | TM769 |
开放日期: | 2024-06-17 |