CN105486983A - 一种具有容错性的含分布式电源配电网故障定位方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有容错性的含分布式电源配电网故障定位方法，该方法根据FTU（配电网馈线终端）或故障指示器设备上传的故障电流信息，对开关故障电流信息和线路状态信息进行编码，并通过定义开关函数将线路状态信息转换成相应的开关故障电流信息，再利用目标函数来评价各个解的优劣程度，采用和声搜索算法搜索最优解，即为FTU或故障指示器信息对应的故障位置。为了提高故障定位速度，将配电网络划分为有源树和无源树枝，对于无故障电流的无源树枝，在定位时不予以考虑，缩短算法中解的维度，从而提高定位效率。本发明方法适用于已实现配电自动化的配电网。

Description

一种具有容错性的含分布式电源配电网故障定位方法
技术领域
本发明涉及一种具有容错性的含分布式电源配电网故障定位方法，属输配电技术领域。
背景技术
分布式电源因环境友好、经济及提高系统可靠性等特点而应用广泛，但其接入也给配电网的故障定位带来一定影响。首先，传统配电网的故障电流只由主变电源提供，为单向流动，分布式电源接入使得故障电流变为双向流动；其次，传统配电网发生故障时，只有主变电源到故障点的路径存在故障电流，多个分布式电源接入后，每个分布式电源都会向故障点提供故障电流，使得存在故障电流的线路数目大为增多。
已有故障定位算法主要有直接算法与间接算法。直接算法主要为矩阵算法，该算法的特点为速度快，且经过学者不断努力，算法的容错性以及适用性得到加强。间接算法主要包括智能群体算法和神经网络算法，其中智能群体算法主要包括遗传算法，粒子群算法，蚁群算法和仿电磁学算法等，其特点是容错性好，但是有待于提高运算速度与完善定位模型。
发明内容
本发明的目的是，提出一种具有容错性的含分布式电源配电网故障定位方法，为供电部门针对含分布式电源配电网故障定位提供依据。
本发明的技术方案是，根据FTU（配电网馈线终端）或故障指示器设备上传的故障电流信息，对开关故障电流信息和线路状态信息进行编码，并通过定义开关函数将线路状态信息转换成相应的开关故障电流信息，再利用目标函数来评价各个解的优劣程度，采用和声搜索算法搜索最优解，得到FTU或故障指示器信息对应的故障位置。
所述方法对配电网故障定位的步骤如下：
（1）根据分区域处理方法将配电网络分为有源树和无源树枝；
（2）和声搜索算法初始化，随机生成解；
（3）将解的故障信息转化为开关故障电流信息，并计算目标函数值；
（4）更新和声记忆库，进行迭代，输出最有解，转化为故障信息。
本发明对线路的故障状态采用0和1二进制编码方式，0代表无故障，1代表有故障，种群中解的信息即为线路状态信息。线路状态对应的开关电流信息用-1、0、1来编码，-1代表有负方向过电流，0代表无过电流，1代表有正方向电流。本方法假设主变电源的潮流方向为正方向。因此，顺着主变电源潮流方向的过电流为正，逆着主变电源潮流方向的过电流为负。
本发明建立的开关函数包含两部分，第一部分为主变电源提供的故障电流，即主变电源到故障点通路所包含的开关电流，其越限电流方向为正方向；第二部分为各DG提供的故障电流，即DG到故障点通路所包含的开关电流，其越限电流方向由方向系数w决定，开关函数如下式
式中，I* j(s)为第j个开关的开关函数，正常值为0，有正方向的故障电流为1，有负方向的故障电流为1；I为主变电源到各故障点的通路所包含的开关数；k表示分布式电源的个数；Nm为第m个DG到故障点的通路所包含的开关数；I(i)为集合I中第i个元素所对应的开关；Nm(n)为集合Nm中第n个元素对应的开关；w为开关电流的方向系数，当过电流逆流时，w=1；当过电流顺流时，w=1。
本发明建立的目标函数采用异或运算，适应度函数值越小代表开关电流与FTU上传信息相似度越高，如下式
式中，Ij为FTU上传的过流信息值，-1代表有负方向过电流，0代表无过电流，1代表有正方向过电流；I* j(s)为开关函数得到的开关电流值，-1代表有负方向过电流，0代表无过电流，1代表有正方向过电流；xor为异或运算符，相同为0，不同为1。
本发明对配电网络进行结构区域划分，将配电网络看成一个有向图，将度（图中与某个顶点相关联的边的数目）为1且以电源点为顶点的连通图定义为有源树，除去有源树剩余的路径称为无源树枝，这样就把整个配电网络划分为一个有源树和若干个无源树枝。
本发明采用和声搜索算法求解最优解，对上传的故障信息具有一定容错性，在FTU信息缺失或畸变情况下也能成功实现故障定位。
本发明的有益效果是，本发明为了提高故障定位速度，将配电网络划分为有源树和无源树枝，对于无故障电流的无源树枝，在定位时不予以考虑，缩短算法中解的维度，从而提高定位效率。本发明方法根据故障电流方向信息，解决分布式电源提供故障电流，将故障定位复杂化的问题，即在开关函数中引入方向系数，表征分布式电源故障电流方向。本发明通过FTU或者故障指示器上传的故障信息，对配电网故障位置进行快速定位，且对上传的故障信息具有一定的容错性能，提高了配电网的供电可靠性。
本发明方法适用于已实现配电自动化的配电网。
附图说明
图1为基于和声算法的含分布式电源配电网故障定位流程图。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如图1所示。
基于上述提出的故障定位模型和分区域处理方法，运用和声搜索算法（简称HS）寻优的主要步骤为：
（1）根据分区域处理方法将配电网络分为有源树和无源树枝；
（2）根据FTU上传的故障电流信息将无故障电流的无源树枝剔除，确定解的维数，即变量的个数，每个变量的取值为0或1，代表线路状态；
（3）HS算法参数初始化，HM初始化，随机产生HMS个解；
（4）基于HS算法规则产生新解；
（5）根据步骤（1）将解的线路故障信息转化为开关故障电流信息；
（6）根据步骤（2）计算解目标函数值；
（7）判断新解是否优于和声记忆库中的解，若是，转至第（8）步；若否，转至第（10）步；
（8）更新和声记忆库；
（9）判断最优目标函数值是否为零，若是，转至第（11）步；若否，转至第（10）步；
（10）判断迭代次数是否达到最大值，若是，转至第（11）步，若否，转至第（４）步；
（11）停止迭代，输出最优解。

Claims (5)

1.一种具有容错性的含分布式电源配电网故障定位方法，其特征在于，所述方法根据配电网馈线终端FTU或故障指示器设备上传的故障电流信息，对开关故障电流信息和线路状态信息进行编码，并通过定义开关函数将线路状态信息转换成相应的开关故障电流信息，再利用目标函数来评价各个解的优劣程度，采用和声搜索算法搜索最优解，得到FTU或故障指示器信息对应的故障位置；
所述方法对配电网故障定位步骤如下：
（1）根据分区域处理方法将配电网络分为有源树和无源树枝；
（2）和声算法初始化，随机生成解；
（3）将解的故障信息转化为开关故障电流信息，并计算目标函数值；
（4）更新和声记忆库，进行迭代，输出最有解，转化为故障信息。
2.根据权利要求1所述一种具有容错性的含分布式电源配电网故障定位方法，其特征在于，所述开关函数包含两部分，第一部分为主变电源提供的故障电流，即主变电源到故障点通路所包含的开关电流，其越限电流方向为正方向；第二部分为各DG提供的故障电流，即DG到故障点通路所包含的开关电流，其越限电流方向由方向系数w决定，开关函数表达如下：
式中，I* j(s)为第j个开关的开关函数，正常值为0，有正方向的故障电流为1，有负方向的故障电流为1；I为主变电源到各故障点的通路所包含的开关数；k表示分布式电源的个数；Nm为第m个DG到故障点的通路所包含的开关数；I(i)为集合I中第i个元素所对应的开关；Nm(n)为集合Nm中第n个元素对应的开关；w为开关电流的方向系数，当过电流逆流时，w=1；当过电流顺流时，w=1。
3.根据权利要求1所述一种具有容错性的含分布式电源配电网故障定位方法，其特征在于，所述目标函数采用异或运算，适应度函数值越小代表开关电流与FTU上传信息相似度越高，如下式：
式中，Ij为FTU上传的过流信息值，-1代表有负方向过电流，0代表无过电流，1代表有正方向过电流；I* j(s)为开关函数得到的开关电流值，-1代表有负方向过电流，0代表无过电流，1代表有正方向过电流；xor为异或运算符，相同为0，不同为1。
4.根据权利要求1所述一种具有容错性的含分布式电源配电网故障定位方法，其特征在于，所述方法为了提高故障定位速度，将配电网络划分为有源树和无源树枝，对于无故障电流的无源树枝，在定位时不予以考虑，缩短算法中解的维度，从而提高定位效率。
5.根据权利要求1所述一种具有容错性的含分布式电源配电网故障定位方法，其特征在于，所述和声搜索算法求解最优解，对上传的故障信息具有一定容错性，在FTU信息缺失或畸变情况下也能成功实现故障定位。
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