一種具有容錯(cuò)性的含分布式電源配電網(wǎng)故障定位方法
【專利說明】-種具有容錯(cuò)性的含分布式電源配電網(wǎng)故障定位方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及一種具有容錯(cuò)性的含分布式電源配電網(wǎng)故障定位方法，屬輸配電技術(shù) 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003] 分布式電源因環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)及提高系統(tǒng)可靠性等特點(diǎn)而應(yīng)用廣泛，但其接入也 給配電網(wǎng)的故障定位帶來一定影響。首先，傳統(tǒng)配電網(wǎng)的故障電流只由主變電源提供，為單 向流動(dòng)，分布式電源接入使得故障電流變?yōu)殡p向流動(dòng);其次，傳統(tǒng)配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，只有 主變電源到故障點(diǎn)的路徑存在故障電流，多個(gè)分布式電源接入后，每個(gè)分布式電源都會(huì)向 故障點(diǎn)提供故障電流，使得存在故障電流的線路數(shù)目大為增多。
[0004] 已有故障定位算法主要有直接算法與間接算法。直接算法主要為矩陣算法，該算 法的特點(diǎn)為速度快，且經(jīng)過學(xué)者不斷努力，算法的容錯(cuò)性W及適用性得到加強(qiáng)。間接算法主 要包括智能群體算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，其中智能群體算法主要包括遺傳算法，粒子群算法， 蟻群算法和仿電磁學(xué)算法等，其特點(diǎn)是容錯(cuò)性好，但是有待于提高運(yùn)算速度與完善定位模 型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是，提出一種具有容錯(cuò)性的含分布式電源配電網(wǎng)故障定位方法，為 供電部口針對(duì)含分布式電源配電網(wǎng)故障定位提供依據(jù)。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是，根據(jù)FTU(配電網(wǎng)饋線終端)或故障指示器設(shè)備上傳的故障 電流信息，對(duì)開關(guān)故障電流信息和線路狀態(tài)信息進(jìn)行編碼，并通過定義開關(guān)函數(shù)將線路狀 態(tài)信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的開關(guān)故障電流信息，再利用目標(biāo)函數(shù)來評(píng)價(jià)各個(gè)解的優(yōu)劣程度，采用 和聲捜索算法捜索最優(yōu)解，得到FTU或故障指示器信息對(duì)應(yīng)的故障位置。
[0007] 所述方法對(duì)配電網(wǎng)故障定位的步驟如下： (1) 根據(jù)分區(qū)域處理方法將配電網(wǎng)絡(luò)分為有源樹和無源樹枝； (2) 和聲捜索算法初始化，隨機(jī)生成解； (3) 將解的故障信息轉(zhuǎn)化為開關(guān)故障電流信息，并計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值； (4) 更新和聲記憶庫(kù)，進(jìn)行迭代，輸出最有解，轉(zhuǎn)化為故障信息。
[0008] 本發(fā)明對(duì)線路的故障狀態(tài)采用0和1二進(jìn)制編碼方式，0代表無故障，1代表有故 障，種群中解的信息即為線路狀態(tài)信息。線路狀態(tài)對(duì)應(yīng)的開關(guān)電流信息用-1、〇、1來編碼，-1代表有負(fù)方向過電流，0代表無過電流，1代表有正方向電流。本方法假設(shè)主變電源的潮 流方向?yàn)檎较?。因此，順著主變電源潮流方向的過電流為正，逆著主變電源潮流方向的過 電流為負(fù)。
[0009] 本發(fā)明建立的開關(guān)函數(shù)包含兩部分，第一部分為主變電源提供的故障電流，即主 變電源到故障點(diǎn)通路所包含的開關(guān)電流，其越限電流方向?yàn)檎较颍坏诙糠譃楦鱀G提供 的故障電流，即DG到故障點(diǎn)通路所包含的開關(guān)電流，其越限電流方向由方向系數(shù)W決定，開 關(guān)函數(shù)如下式
式中，I*^s)為第j個(gè)開關(guān)的開關(guān)函數(shù)，正常值為0,有正方向的故障電流為1，有負(fù)方 向的故障電流為1;1為主變電源到各故障點(diǎn)的通路所包含的開關(guān)數(shù);k表示分布式電源的個(gè) 數(shù);Nm為第m個(gè)DG到故障點(diǎn)的通路所包含的開關(guān)數(shù)；I (i)為集合I中第i個(gè)元素所對(duì)應(yīng)的開 關(guān);Nm(n)為集合Nm中第η個(gè)元素對(duì)應(yīng)的開關(guān);W為開關(guān)電流的方向系數(shù)，當(dāng)過電流逆流時(shí)，W =1;當(dāng)過電流順流時(shí)，w=l。
[0010] 本發(fā)明建立的目標(biāo)函數(shù)采用異或運(yùn)算，適應(yīng)度函數(shù)值越小代表開關(guān)電流與FTU上 傳信息相似度越高，如下式
式中，I j為FTU上傳的過流信息值，-1代表有負(fù)方向過電流，0代表無過電流，1代表有正 方向過電流；rMs)為開關(guān)函數(shù)得到的開關(guān)電流值，-1代表有負(fù)方向過電流，0代表無過電 流，1代表有正方向過電流;xor為異或運(yùn)算符，相同為0,不同為1。
[0011] 本發(fā)明對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行結(jié)構(gòu)區(qū)域劃分，將配電網(wǎng)絡(luò)看成一個(gè)有向圖，將度(圖中與 某個(gè)頂點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的邊的數(shù)目）為1且W電源點(diǎn)為頂點(diǎn)的連通圖定義為有源樹，除去有源樹剩 余的路徑稱為無源樹枝，運(yùn)樣就把整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)劃分為一個(gè)有源樹和若干個(gè)無源樹枝。
[0012] 本發(fā)明采用和聲捜索算法求解最優(yōu)解，對(duì)上傳的故障信息具有一定容錯(cuò)性，在FTU 信息缺失或崎變情況下也能成功實(shí)現(xiàn)故障定位。
[0013] 本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明為了提高故障定位速度，將配電網(wǎng)絡(luò)劃分為有源樹 和無源樹枝，對(duì)于無故障電流的無源樹枝，在定位時(shí)不予W考慮，縮短算法中解的維度，從 而提高定位效率。本發(fā)明方法根據(jù)故障電流方向信息，解決分布式電源提供故障電流，將故 障定位復(fù)雜化的問題，即在開關(guān)函數(shù)中引入方向系數(shù)，表征分布式電源故障電流方向。本發(fā) 明通過FTU或者故障指示器上傳的故障信息，對(duì)配電網(wǎng)故障位置進(jìn)行快速定位，且對(duì)上傳的 故障信息具有一定的容錯(cuò)性能，提高了配電網(wǎng)的供電可靠性。
[0014] 本發(fā)明方法適用于已實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化的配電網(wǎng)。
【附圖說明】
[0015] 圖1為基于和聲算法的含分布式電源配電網(wǎng)故障定位流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如圖1所示。
[0017] 基于上述提出的故障定位模型和分區(qū)域處理方法，運(yùn)用和聲捜索算法(簡(jiǎn)稱服)尋 優(yōu)的主要步驟為： (1)根據(jù)分區(qū)域處理方法將配電網(wǎng)絡(luò)分為有源樹和無源樹枝； (2)根據(jù)FTU上傳的故障電流信息將無故障電流的無源樹枝剔除，確定解的維數(shù)，即變 量的個(gè)數(shù)，每個(gè)變量的取值為0或1，代表線路狀態(tài)； (3 )HS算法參數(shù)初始化，HM初始化，隨機(jī)產(chǎn)生HMS個(gè)解； (4)基于服算法規(guī)則產(chǎn)生新解； 巧)根據(jù)步驟(1)將解的線路故障信息轉(zhuǎn)化為開關(guān)故障電流信息； (6) 根據(jù)步驟(2)計(jì)算解目標(biāo)函數(shù)值； (7) 判斷新解是否優(yōu)于和聲記憶庫(kù)中的解，若是，轉(zhuǎn)至第(8)步;若否，轉(zhuǎn)至第(10)步； (8) 更新和聲記憶庫(kù)； (9) 判斷最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值是否為零，若是，轉(zhuǎn)至第(11)步;若否，轉(zhuǎn)至第(10)步； (10) 判斷迭代次數(shù)是否達(dá)到最大值，若是，轉(zhuǎn)至第(11)步，若否，轉(zhuǎn)至第(4)步； (11) 停止迭代，輸出最優(yōu)解。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有容錯(cuò)性的含分布式電源配電網(wǎng)故障定位方法，其特征在于，所述方法根據(jù) 配電網(wǎng)饋線終端FTU或故障指示器設(shè)備上傳的故障電流信息，對(duì)開關(guān)故障電流信息和線路 狀態(tài)信息進(jìn)行編碼，并通過定義開關(guān)函數(shù)將線路狀態(tài)信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的開關(guān)故障電流信 息，再利用目標(biāo)函數(shù)來評(píng)價(jià)各個(gè)解的優(yōu)劣程度，采用和聲搜索算法搜索最優(yōu)解，得到FTU或 故障指示器信息對(duì)應(yīng)的故障位置； 所述方法對(duì)配電網(wǎng)故障定位步驟如下： (1) 根據(jù)分區(qū)域處理方法將配電網(wǎng)絡(luò)分為有源樹和無源樹枝； (2) 和聲算法初始化，隨機(jī)生成解； (3) 將解的故障信息轉(zhuǎn)化為開關(guān)故障電流信息，并計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值； (4) 更新和聲記憶庫(kù)，進(jìn)行迭代，輸出最有解，轉(zhuǎn)化為故障信息。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有容錯(cuò)性的含分布式電源配電網(wǎng)故障定位方法，其特征 在于，所述開關(guān)函數(shù)包含兩部分，第一部分為主變電源提供的故障電流，即主變電源到故障 點(diǎn)通路所包含的開關(guān)電流，其越限電流方向?yàn)檎较?；第二部分為各DG提供的故障電流，即 DG到故障點(diǎn)通路所包含的開關(guān)電流，其越限電流方向由方向系數(shù)w決定，開關(guān)函數(shù)表達(dá)如 下：式中，I，(s)為第j個(gè)開關(guān)的開關(guān)函數(shù)，正常值為0,有正方向的故障電流為1，有負(fù)方向 的故障電流為I; I為主變電源到各故障點(diǎn)的通路所包含的開關(guān)數(shù);k表示分布式電源的個(gè) 數(shù);Nm為第m個(gè)DG到故障點(diǎn)的通路所包含的開關(guān)數(shù)；I (i)為集合I中第i個(gè)元素所對(duì)應(yīng)的開 關(guān);Nm(n)為集合Nm中第η個(gè)元素對(duì)應(yīng)的開關(guān);w為開關(guān)電流的方向系數(shù)，當(dāng)過電流逆流時(shí)，w =1;當(dāng)過電流順流時(shí)，w=l。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有容錯(cuò)性的含分布式電源配電網(wǎng)故障定位方法，其特征 在于，所述目標(biāo)函數(shù)采用異或運(yùn)算，適應(yīng)度函數(shù)值越小代表開關(guān)電流與FTU上傳信息相似度 越高，如下式：式中，Ij為FTU上傳的過流信息值，-1代表有負(fù)方向過電流，0代表無過電流，1代表有正 方向過電流；I，(s)為開關(guān)函數(shù)得到的開關(guān)電流值，-1代表有負(fù)方向過電流，0代表無過電 流，1代表有正方向過電流;xor為異或運(yùn)算符，相同為0,不同為1。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有容錯(cuò)性的含分布式電源配電網(wǎng)故障定位方法，其特征 在于，所述方法為了提高故障定位速度，將配電網(wǎng)絡(luò)劃分為有源樹和無源樹枝，對(duì)于無故障 電流的無源樹枝，在定位時(shí)不予以考慮，縮短算法中解的維度，從而提高定位效率。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有容錯(cuò)性的含分布式電源配電網(wǎng)故障定位方法，其特征 在于，所述和聲搜索算法求解最優(yōu)解，對(duì)上傳的故障信息具有一定容錯(cuò)性，在FTU信息缺失 或畸變情況下也能成功實(shí)現(xiàn)故障定位。
【專利摘要】一種具有容錯(cuò)性的含分布式電源配電網(wǎng)故障定位方法，該方法根據(jù)FTU（配電網(wǎng)饋線終端）或故障指示器設(shè)備上傳的故障電流信息，對(duì)開關(guān)故障電流信息和線路狀態(tài)信息進(jìn)行編碼，并通過定義開關(guān)函數(shù)將線路狀態(tài)信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的開關(guān)故障電流信息，再利用目標(biāo)函數(shù)來評(píng)價(jià)各個(gè)解的優(yōu)劣程度，采用和聲搜索算法搜索最優(yōu)解，即為FTU或故障指示器信息對(duì)應(yīng)的故障位置。為了提高故障定位速度，將配電網(wǎng)絡(luò)劃分為有源樹和無源樹枝，對(duì)于無故障電流的無源樹枝，在定位時(shí)不予以考慮，縮短算法中解的維度，從而提高定位效率。本發(fā)明方法適用于已實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化的配電網(wǎng)。
【IPC分類】G01R31/08
【公開號(hào)】CN105486983
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610000272
【發(fā)明人】劉蓓, 鄭蜀江, 王華云, 安義, 蔡木良, 潘建兵, 賈蕗路, 李博江
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)江西省電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2016年1月3日