一種含分布式電源的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了含分布式電源的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位方法及系統(tǒng)，該方法包括：建立含分布式電源的配電網(wǎng)故障定位模型；根據(jù)配電網(wǎng)故障定位模型及各個(gè)預(yù)定初始化參數(shù)，利用預(yù)定二進(jìn)制智能算法計(jì)算生成初始種群；根據(jù)初始種群的全局極值和個(gè)體極值更新粒子的飛行速度；根據(jù)更新后粒子的飛行速度更新粒子的位置；利用二進(jìn)制編碼公式對(duì)更新后的粒子進(jìn)行離散化操作，形成新一代種群；當(dāng)滿足迭代終止條件輸出定位結(jié)果；根據(jù)DG對(duì)故障電流的影響，劃分不同區(qū)域，尋找不同區(qū)域中的故障臨界點(diǎn)，通過設(shè)置故障電流上報(bào)閥值和安裝故障電流的方向元件來避免DG對(duì)故障上報(bào)信息的影響，快速和準(zhǔn)確的確定故障發(fā)生位置，加快恢復(fù)系統(tǒng)的供電，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。
【專利說明】
一種含分布式電源的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種含分布式電源的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位方 法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 配電網(wǎng)的穩(wěn)定是維持系統(tǒng)正常運(yùn)行的條件，而配電網(wǎng)故障是降低穩(wěn)定性的重要因 素。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，快速及準(zhǔn)確的判斷故障發(fā)生位置是恢復(fù)配電網(wǎng)正常運(yùn)行的前提，因 此有效的故障定位方法可以提升配電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
[0003] 隨著清潔能源的不斷發(fā)展與利用，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)不斷增強(qiáng)。因?yàn)榉植际?電源(Distributed Generation，DG)具有清潔、環(huán)境友好和低污染等特性，配電系統(tǒng)接入DG 不斷研究和開發(fā)，DG包括光伏發(fā)電、燃料電池、風(fēng)能發(fā)電和小型水利發(fā)電等，其中風(fēng)能發(fā)電 和光伏發(fā)電應(yīng)用比例較大，但其輸出功率具有隨機(jī)性，給配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來了安全 隱患。同時(shí)不同的節(jié)點(diǎn)接入DG對(duì)故障判斷造成了干擾，使得故障發(fā)生后，不能準(zhǔn)確判斷故障 位置，從而擴(kuò)大用戶端的停電時(shí)間，最終降低了供電系統(tǒng)的信譽(yù)?，F(xiàn)有技術(shù)中常用算法有矩 陣算法判斷故障發(fā)生位置，但是矩陣算法由于容錯(cuò)性差受到了限制。因此，如何在含DG故障 定位模型中可以快速和準(zhǔn)確的確定故障發(fā)生位置，加快恢復(fù)系統(tǒng)的供電，提升了系統(tǒng)的穩(wěn) 定性，是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種含分布式電源的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位方法及系統(tǒng)，能夠 快速和準(zhǔn)確的確定配電網(wǎng)系統(tǒng)故障發(fā)生位置，加快恢復(fù)系統(tǒng)的供電，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種含分布式電源的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位方 法，包括：
[0006] S1、建立含分布式電源的配電網(wǎng)故障定位模型；
[0007] S2、根據(jù)所述配電網(wǎng)故障定位模型及各個(gè)預(yù)定初始化參數(shù)，利用預(yù)定二進(jìn)制智能 算法計(jì)算生成初始種群；
[0008] S3、根據(jù)所述初始種群的全局極值和個(gè)體極值更新粒子的飛行速度；
[0009] S4、根據(jù)更新后粒子的飛行速度更新粒子的位置；
[0010] S5、利用二進(jìn)制編碼公式對(duì)更新后的粒子進(jìn)行離散化操作，形成新一代種群；
[0011] S6、判斷是否滿足迭代終止條件，若滿足，輸出配電網(wǎng)區(qū)段故障定位結(jié)果；否則將 新一代種群作為初始種群返回步驟S3。
[0012] 其中，所述配電網(wǎng)故障定位模型
[0013]其中，Ij為第j個(gè)測(cè)控點(diǎn)中FTU和RTU返回的實(shí)際狀態(tài)，l/(x)為第j個(gè)測(cè)控點(diǎn)的期望 狀態(tài)函數(shù)值，x(j)為配電網(wǎng)中第j段饋線的狀態(tài)信息，w為設(shè)備故障數(shù)和的系數(shù)。
[0014] 其中，所述S2包括：
[0015] 根據(jù)所述配電網(wǎng)故障定位模型及各個(gè)預(yù)定初始化參數(shù)，利用二進(jìn)制粒子群算法計(jì) 算生成初始種群;其中，粒子通過二進(jìn)制編碼進(jìn)行初始化，對(duì)應(yīng)配電網(wǎng)系統(tǒng)的編碼為粒子編 碼組成的字符串。
[0016] 其中，所述S3包括：
[0017 ]根據(jù)所述初始種群的全局極值和個(gè)體極值，利用飛行速度更新公式 C1 = vf, +研(]3丨廠4 ：) + X:：)更新粒子的飛行速度；
[0018] 其中，cdPc2為學(xué)習(xí)因子;^和^為區(qū)間內(nèi)[0，1]內(nèi)的隨機(jī)數(shù)，4為第k代粒子的飛 行速度，X為粒子，Pgd和Pid分別為全局極值和個(gè)體極值，·4為第k代的第i個(gè)粒子的d維度。
[0019] 其中，所述S4包括：
[0020] 根據(jù)更新后粒子的飛行速度，利用位置更新公式xf；1 +v=更新粒子的位置；
[0021] 其中，xf/1為第k+Ι代的第i個(gè)粒子的d維度，義/1為第k+Ι代粒子的飛行速度，$為第 k代的第i個(gè)粒子的d維度。
[0022] 其中，所述S5包括：
[0023] 采用二進(jìn)制編碼公式將粒子的每一個(gè)維度限制在0和1之間，形成新一代種群。
[0024] 本發(fā)明還提供一種含分布式電源的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位系統(tǒng)，包括：
[0025] 模型構(gòu)建模塊，用于建立含分布式電源的配電網(wǎng)故障定位模型；
[0026] 初始化模塊，用于根據(jù)所述配電網(wǎng)故障定位模型及各個(gè)預(yù)定初始化參數(shù)，利用預(yù) 定二進(jìn)制智能算法計(jì)算生成初始種群；
[0027] 飛行速度更新模塊，用于根據(jù)所述初始種群的全局極值和個(gè)體極值更新粒子的飛 行速度；
[0028] 位置更新模塊，用于根據(jù)更新后粒子的飛行速度更新粒子的位置；
[0029]二進(jìn)制編碼模塊，用于利用二進(jìn)制編碼公式對(duì)更新后的粒子進(jìn)行離散化操作，形 成新一代種群；
[0030] 判斷模塊，用于判斷是否滿足迭代終止條件，若滿足，輸出配電網(wǎng)區(qū)段故障定位結(jié) 果;否則將新一代種群作為初始種群并觸發(fā)飛行速度更新模塊。
[0031] 其中，所述初始化模塊具體為根據(jù)所述配電網(wǎng)故障定位模型及各個(gè)預(yù)定初始化參 數(shù)，利用二進(jìn)制粒子群算法計(jì)算生成初始種群;其中，粒子通過二進(jìn)制編碼進(jìn)行初始化，對(duì) 應(yīng)配電網(wǎng)系統(tǒng)的編碼為粒子編碼組成的字符串。
[0032] 其中，所述飛行速度更新模塊具體為根據(jù)所述初始種群的全局極值和個(gè)體極值， 利用飛行速度更新公式心1 =<+ 更新粒子的飛行速度的模塊；
[0033] 其中，cdPc2為學(xué)習(xí)因子;^和^為區(qū)間內(nèi)[0，1]內(nèi)的隨機(jī)數(shù)，<為第k代粒子的飛 行速度，X為粒子，Pgd和Pid分別為全局極值和個(gè)體極值，4為第k代的第i個(gè)粒子的d維度。 [0034]其中，所述二進(jìn)制編碼模塊具體為采用二進(jìn)制編碼公式將粒子的每一個(gè)維度限制 在0和1之間，形成新一代種群。
[0035]本發(fā)明所提供的含分布式電源的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位方法，包括:S1、建立含分布 式電源的配電網(wǎng)故障定位模型;S2、根據(jù)所述配電網(wǎng)故障定位模型及各個(gè)預(yù)定初始化參數(shù)， 利用預(yù)定二進(jìn)制智能算法計(jì)算生成初始種群;S3、根據(jù)所述初始種群的全局極值和個(gè)體極 值更新粒子的飛行速度;S4、根據(jù)更新后粒子的飛行速度更新粒子的位置;S5、利用二進(jìn)制 編碼公式對(duì)更新后的粒子進(jìn)行離散化操作，形成新一代種群;S6、判斷是否滿足迭代終止條 件，若滿足，輸出配電網(wǎng)區(qū)段故障定位結(jié)果;否則將新一代種群作為初始種群返回步驟S3;
[0036] 可見，該方法針對(duì)區(qū)段故障定位的原理，改進(jìn)傳統(tǒng)粒子群算法的更新機(jī)制，將二進(jìn) 制理論思想融入到粒子群編碼過程中，解決了傳統(tǒng)粒子群算法優(yōu)化過程中不能正確表達(dá)故 障信息的缺點(diǎn)，應(yīng)用二進(jìn)制粒子群算法在含分布式電源的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位中，根據(jù)DG 對(duì)故障電流的影響，劃分不同區(qū)域，尋找不同區(qū)域中的故障臨界點(diǎn)，通過設(shè)置故障電流上報(bào) 閥值和安裝故障電流的方向元件來避免DG對(duì)故障上報(bào)信息的影響，能夠快速和準(zhǔn)確的確定 配電網(wǎng)系統(tǒng)故障發(fā)生位置，加快恢復(fù)系統(tǒng)的供電，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性;本發(fā)明還提供一種含分 布式電源的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位系統(tǒng)，具有上述有益效果，在此不再贅述。
【附圖說明】
[0037] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0038] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的含分布式電源的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位方法的流程 圖；
[0039] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的單電源輻射配電網(wǎng)示意圖；
[0040] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的配電系統(tǒng)接入單個(gè)DG情況示意圖；
[0041 ]圖4為本發(fā)明實(shí)施例所提供的配電系統(tǒng)接入多個(gè)DG情況示意圖；
[0042]圖5為本發(fā)明實(shí)施例所提供的10kV配電系統(tǒng)示意圖；
[0043]圖6為本發(fā)明實(shí)施例所提供的含分布式電源的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 本發(fā)明的核心是提供一種含分布式電源的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位方法及系統(tǒng)，能夠 快速和準(zhǔn)確的確定配電網(wǎng)系統(tǒng)故障發(fā)生位置，加快恢復(fù)系統(tǒng)的供電，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。
[0045] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0046] 請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的含分布式電源的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位方 法的流程圖；該方法可以包括：
[0047] S1、建立含分布式電源的配電網(wǎng)故障定位模型；也將該配電網(wǎng)故障定位模型作為 預(yù)定二進(jìn)制智能算法的適應(yīng)度函數(shù)。該配電網(wǎng)故障定位模型即目標(biāo)函數(shù)通過測(cè)控點(diǎn)電流的 實(shí)際狀態(tài)和期望狀態(tài)，對(duì)兩個(gè)狀態(tài)之差進(jìn)行累和計(jì)算。
[0048] 具體的，配電網(wǎng)故障定位模型為
[0049] 其中，Ij為第j個(gè)測(cè)控點(diǎn)中FTU和RTU返回的實(shí)際狀態(tài)，有越限時(shí)為1，無越限時(shí)為0， I/U)為第j個(gè)測(cè)控點(diǎn)的期望狀態(tài)函數(shù)值，由網(wǎng)絡(luò)中反饋的狀態(tài)信息所確定，x(j)為配電網(wǎng) 中第j段饋線的狀態(tài)信息，〇表示處于正常狀態(tài)，1表示故障狀態(tài)(反之亦可)這里并不對(duì)具體 的值進(jìn)行限定，只要有兩種數(shù)值可以表示這兩種狀態(tài)即可，w為設(shè)備故障數(shù)和的系數(shù)，例如 通常取0.5。
[0050] 其中，期望狀態(tài)函數(shù)的具體形式跟配電網(wǎng)電路的實(shí)際情況相關(guān)聯(lián)，例如請(qǐng)參考圖 2,圖2是一個(gè)簡(jiǎn)單配電網(wǎng)絡(luò)，每一段網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)可通過FTU和RTU上傳故障信息，圖2中 CB1是進(jìn)線斷路器，S1~S3是均裝有FTU的分段開關(guān)，Z1~Z4是4段饋線。則對(duì)應(yīng)的期望狀態(tài) 函數(shù)具體如下：
[0051 ] (,ν) = .v(l) v ,v(2) ν .ν(3) ν ,r(4)
[0052] /sl(.ν) - ..ν(2) ν .ν(3) ν ,ν(4)
[0053] /s,(.r) -- .ν(3) ν ,ν(4)
[0054] /；.,(.v)-.v(4)
[0055] 其中，χ(1)~χ(4)是饋線區(qū)段(設(shè)備）的狀態(tài)信息，0表示正常，1表示故障；V為邏 輯或運(yùn)算。其他形式的電路依據(jù)上述過程進(jìn)行期望狀態(tài)函數(shù)設(shè)置。
[0056]關(guān)于DG接入配電網(wǎng)情況，具體可以分為單個(gè)DG接入配電網(wǎng)情況及多個(gè)DG接入配電 網(wǎng)情況，其中，單個(gè)DG接入配電網(wǎng)情況如下：
[0057]不同于傳統(tǒng)配電網(wǎng)，含DG的配電網(wǎng)具有多端供電的模式，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)DG會(huì) 影響FTU和RTU上傳的故障信息，從而影響故障定位結(jié)果。請(qǐng)參考圖3中是一個(gè)簡(jiǎn)單的含分布 式電源的配電網(wǎng)絡(luò)，圖中的CB1，CB2，S1~S5上報(bào)的故障信息是根據(jù)電源的故障電流閥值來 決定，設(shè)備檢測(cè)到電流超越電流閥值時(shí)，即上報(bào)故障信息。
[0058]在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，假設(shè)在DG連接的配電網(wǎng)部分沒有出現(xiàn)"孤島"運(yùn)行，為避免因 為DG的接入而發(fā)生誤判，根據(jù)設(shè)備采集到的故障電流信息，將DG提供的故障電流和主電源 提供的故障電流通過電流上報(bào)閥值的設(shè)置進(jìn)行區(qū)分，以達(dá)到DG提供短路電流不上報(bào)的結(jié) 果。
[0059]根據(jù)短路電流計(jì)算，主電源距離故障區(qū)域越遠(yuǎn)其提供的短路電流越小，DG距離故 障區(qū)域越近其提供的短路電流越大。在滿足可靠性的前提下，尋找故障臨界點(diǎn)，以臨界點(diǎn)為 中心分為兩側(cè)，使得臨近主電源一側(cè)的線路不需要假裝方向原件，通過設(shè)置電流上報(bào)閥區(qū) 分主電源和DG提供的故障電流。臨近DG-側(cè)通過加裝方向原件來區(qū)分主電源和DG所產(chǎn)生的 故障電流。當(dāng)設(shè)備加裝方向原件后，檢測(cè)到與電流規(guī)定方向相反時(shí)的故障電流時(shí)，故障反饋 信息賦值為〇,即認(rèn)為設(shè)備處于正常狀態(tài)。根據(jù)附圖4,假設(shè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生三相短路，故障點(diǎn)將網(wǎng) 絡(luò)分為Zn和Z X2兩段，流過Zn段的故障電流為：
[0061]其中，Es為主電源的等效內(nèi)電勢(shì)；ZxA主電源距離短路點(diǎn)的阻抗；Isc為流過Zx^ 的故障電流;z S為主電源的等效內(nèi)阻抗。
[0062]流過ZX2段的故障電流是：
[0064] 其中，Edg為DG電源的等效內(nèi)電勢(shì);ZX2為DG距離短路點(diǎn)的阻抗值；IDG為流過Z X2段的 故障電流;ZDG為DG電源的等效內(nèi)阻抗；
[0065] 其中，Ζχ1+Ζχ2=ΣΖ。
[0066] 主電源提供的最小故障電流發(fā)生在兩相相間短路時(shí)，此時(shí)短路電流為三相短路電 流的忑/2倍。在考慮1.1倍可靠性系數(shù)情況下，設(shè)置故障電流上報(bào)閥值應(yīng)滿足不等式
[0067] 其中，Iset為電流上報(bào)閥值，當(dāng)不等式滿足相等的條件時(shí)既可以求得故障臨界點(diǎn)。 [0068]多個(gè)DG接入配電網(wǎng)情況如下：
[0069]針對(duì)當(dāng)多個(gè)DG接入配電系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)DG的反饋信息的影響將網(wǎng)絡(luò)分為三個(gè)區(qū)域， 如圖4所示。
[0070]對(duì)于區(qū)域1，在限制DG容量的條件下，故障電流上報(bào)閥值應(yīng)介于兩個(gè)DG在該區(qū)域所 產(chǎn)生故障電流之和和主電源所產(chǎn)生故障電流之間；
[0072] 其中，IDGdPIDG2分別是DG1和DG2產(chǎn)生的故障電流；Isc為主電源產(chǎn)生的故障電流； Iset為故障電流上報(bào)閥值。
[0073]對(duì)于區(qū)域2,在限制DG容量的條件下，故障電流上報(bào)閥值應(yīng)介于主電源與DG1所產(chǎn) 生的故障電流之和和DG2所產(chǎn)生故障電流之間；
[0075]對(duì)于區(qū)域3,由于DG1和DG2對(duì)故障電流起到助增的作用，所以故障電流上報(bào)閥值應(yīng) 當(dāng)小于DG所產(chǎn)生的故障電流與主電源所產(chǎn)生的故障電流之和最小值；
[0076] Iset<min{ Isc+Idgi+Idg2}
[0077] 其中，min是求取二個(gè)電流之和的最小值。
[0078] 上述每個(gè)區(qū)域的故障臨界點(diǎn)均是在不等式滿足相等的條件時(shí)求得。
[0079] 在建立含分布式電源的配電網(wǎng)故障定位的目標(biāo)函數(shù)即模型之后，可以對(duì)該目標(biāo)函 數(shù)采用預(yù)定二進(jìn)制智能算法進(jìn)行故障定位計(jì)算，具體如下：
[0080] S2、根據(jù)所述配電網(wǎng)故障定位模型及各個(gè)預(yù)定初始化參數(shù)，利用預(yù)定二進(jìn)制智能 算法計(jì)算生成初始種群；
[0081] 其中，為了解決傳統(tǒng)智能算法例如粒子算法過程中不能正確表達(dá)故障信息的缺 點(diǎn)，將二進(jìn)制思想融入到優(yōu)秀的智能算法中，建立了能適應(yīng)于含分布式電源的區(qū)段故障定 位模型中，使得模型能夠避免由于分布式電源所產(chǎn)生的故障電流產(chǎn)生的誤判。即使用預(yù)定 二進(jìn)制智能算法計(jì)算解決上述問題，這里的具有二進(jìn)制功能的算法可以為二進(jìn)制粒子群算 法(binary Particle swarm optimization，BPSO)，或遺傳算法，或?qū)⑵渌悄芩惴ㄟM(jìn)行改 進(jìn)，將二進(jìn)制編碼融入其中。優(yōu)選的，二進(jìn)制粒子群算法效果比較好。例如，當(dāng)使用二進(jìn)制粒 子群算法時(shí)，初始化過程具體為：
[0082] 根據(jù)所述配電網(wǎng)故障定位模型及各個(gè)預(yù)定初始化參數(shù)，利用二進(jìn)制粒子群算法計(jì) 算生成初始種群;其中，粒子通過二進(jìn)制編碼進(jìn)行初始化，對(duì)應(yīng)配電網(wǎng)系統(tǒng)的編碼為粒子編 碼組成的字符串。
[0083] 其中，粒子初始化要通過編碼形成，故障定位中的編碼方式通常采用0和1來表示 設(shè)備的狀態(tài)，〇和1分別表示設(shè)備的正常狀態(tài)和故障狀態(tài)，則整體配電網(wǎng)系統(tǒng)的編碼是通過 對(duì)應(yīng)的0和1字符串來表示。假設(shè)一段網(wǎng)絡(luò)擁有8個(gè)饋線區(qū)段，在故障發(fā)生時(shí)得到的故障定位 最終結(jié)果是[0 0 0 1 0 0 0 0]，則表示第4段饋線發(fā)生故障。
[0084] 下述S3和S4是算法中的搜索過程：
[0085] S3、根據(jù)所述初始種群的全局極值和個(gè)體極值更新粒子的飛行速度；
[0086] 具體的，根據(jù)所述初始種群的全局極值和個(gè)體極值，利用飛行速度更新公式 = vfJ +研(p;:「4 ：) + 的廠4 ：)更新粒子的飛行速度；
[0087] 其中，ci和C2為學(xué)習(xí)因子(為非負(fù)數(shù)）；ri和r2為區(qū)間內(nèi)[0,1]內(nèi)的隨機(jī)數(shù)，4為第k 代粒子的飛行速度(Vimin<V<Vimax)，X為粒子，Pgd和Pid分別為全局極值和個(gè)體極值，·4為第 k代的第i個(gè)粒子的d維度。
[0088] S4、根據(jù)更新后粒子的飛行速度更新粒子的位置；
[0089] 具體的，根據(jù)更新后粒子的飛行速度，利用位置更新公式+v=更新粒子 的位置；
[0090] 其中，4+1為第k+Ι代的第i個(gè)粒子的d維度，<+1為第k+Ι代粒子的飛行速度，4為第 k代的第i個(gè)粒子的d維度。
[0091] S5、利用二進(jìn)制編碼公式對(duì)更新后的粒子進(jìn)行離散化操作，形成新一代種群；
[0092] 其中，在獲得粒子的新位置之后，根據(jù)二進(jìn)制編碼公式對(duì)新粒子的每一個(gè)維度進(jìn) 行離散化，使其滿足配電網(wǎng)故障定位的要求。即采用二進(jìn)制編碼公式將粒子的每一個(gè)維度 限制在0和1之間，形成新一代種群。
[0093]具體的，假設(shè)粒子為xld，二進(jìn)制編碼后SBld。當(dāng)粒子完成新搜索后，粒子的取值越 大則編碼值為1的概率就會(huì)越大，反之，為〇的概率越小。例如Xid = 0.2，則Bid有20 %的概率 離散化為1，80 %的概率離散化為0。其產(chǎn)生二進(jìn)制編碼的公式為：
[0095] 其中，R為0~1上的隨機(jī)數(shù)；S(x)是Sigmoid函數(shù)，即S(x) = 1/( l+etx)。為避免 Sigm〇id函數(shù)出現(xiàn)飽和，則Xid應(yīng)限制在Smax~Smax內(nèi)，則S (X )函數(shù)為：
[0097] S6、判斷是否滿足迭代終止條件，若滿足，輸出配電網(wǎng)區(qū)段故障定位結(jié)果；否則將 新一代種群作為初始種群返回步驟S3。
[0098] 其中，即判斷是否滿足最大的迭代次數(shù)，若是，則將最優(yōu)結(jié)果作為配電網(wǎng)區(qū)段故障 定位結(jié)果輸出，根據(jù)該結(jié)果可以快速和準(zhǔn)確的確定配電網(wǎng)系統(tǒng)故障發(fā)生位置，加快恢復(fù)系 統(tǒng)的供電，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。
[0099]基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例提供的含分布式電源的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位方 法，將傳統(tǒng)的粒子群算法成功的應(yīng)用在含分布式電源的區(qū)段故障定位模型中，解決了算法 無法正確表達(dá)區(qū)段故障定位問題；提出含DG的區(qū)段故障定位模型，根據(jù)DG對(duì)故障電流的影 響劃分不同區(qū)域，尋找每個(gè)區(qū)域的故障臨界點(diǎn)，將臨界點(diǎn)與主電源之間的網(wǎng)絡(luò)和DG下游的 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置故障電流上報(bào)閥值，臨界點(diǎn)與DG之間的網(wǎng)絡(luò)加裝方向元件，使得DG提供的故障電 流不影響故障反饋信息，從而不會(huì)影響定位結(jié)果;且通過智能算法能夠快速和準(zhǔn)確的確定 配電網(wǎng)系統(tǒng)故障發(fā)生位置，加快恢復(fù)系統(tǒng)的供電，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。
[0100]為驗(yàn)證本實(shí)施例方法的正確性和算法的有效性，下面通過算例的方式進(jìn)行說明， 仿真圖如上述圖4,圖5為10kV配電系統(tǒng)示意圖；若10kV配電網(wǎng)，基準(zhǔn)容量為500MVA，基準(zhǔn)電 壓為10.5kV，其中線路Z1~Z4、Z7~Z9為架空線路，Z5、Z6為電纜線路，線路參數(shù)如表1所示。 在S4和CB2附近安裝容量為5MVA的DG，利用PSCAD/EMTDC仿真軟件求出故障電流上報(bào)閥值和 故障臨界點(diǎn)。
[0101]表1幾種典型線路的阻抗參數(shù)
[0103]根據(jù)圖4,當(dāng)DG接入配電網(wǎng)以后，將網(wǎng)絡(luò)分為三個(gè)區(qū)域，其中區(qū)域1是主電源與DG1 上游之間的線路，區(qū)域2是主電源和DG2上游之間的線路，區(qū)域3是DG2下游的線路。根據(jù)多個(gè) DG接入配電網(wǎng)情況分析，可以得出故障電流閥值和故障臨界點(diǎn)如表2所示。
[0104]表2故障電流閥值和故障臨界點(diǎn)
[0106]根據(jù)表2所示，故障臨界點(diǎn)在Zn和ZX2段之間，ZX1段可以根據(jù)電流上報(bào)閥值進(jìn)行區(qū) 分主電源和DG提供的故障電流，ZX2段可以根據(jù)方向原件進(jìn)行區(qū)分主電源和DG提供的故障電 流。
[0107]如圖4所示，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)設(shè)置故障電流上報(bào)閥值和部分安裝方向原件后，可以依 照本文提出的故障定位方法尋找故障位置。針對(duì)單一故障和復(fù)故障兩種類型進(jìn)行故障定 位，同時(shí)考慮故障信息發(fā)生畸變的情況。其中單一故障測(cè)試點(diǎn)分別發(fā)生在三個(gè)不同的區(qū)域 中，復(fù)故障是每個(gè)區(qū)域有一種故障進(jìn)行組合，測(cè)試結(jié)果如表3所示。算法分別采用遺傳算法 (GA)、布谷鳥搜索算法(CSA)和二進(jìn)制粒子群算法(BPS0)，對(duì)兩種算法的效率和結(jié)果進(jìn)行比 較。注:fl代表故障信息沒有發(fā)生畸變，f2代表故障信息發(fā)生畸變。
[0108]表3 3種算法的比較結(jié)果
[0110] 從表3可以看出，BPS0算法在相同種群的情況下仍然可以得到較高的正確率，與GA 和CSA算法的比較下，BPS0算法優(yōu)勢(shì)更加明顯。同時(shí)無論是單一故障還是復(fù)故障，本發(fā)明實(shí) 施例所提出的算法都能保持90%以上的正確率，說明BPS0算法不會(huì)因?yàn)楣收宵c(diǎn)的增加而影 響其正確率。
[0111] 下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的含分布式電源的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位系統(tǒng)進(jìn)行介紹， 下文描述的含分布式電源的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位系統(tǒng)與上文描述的含分布式電源的配電 網(wǎng)區(qū)段故障定位方法可相互對(duì)應(yīng)參照。
[0112] 請(qǐng)參考圖6,圖6為本發(fā)明實(shí)施例所提供的含分布式電源的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，該系統(tǒng)包括：
[0113] 模型構(gòu)建模塊100,用于建立含分布式電源的配電網(wǎng)故障定位模型；
[0114] 初始化模塊200,用于根據(jù)所述配電網(wǎng)故障定位模型及各個(gè)預(yù)定初始化參數(shù)，利用 預(yù)定二進(jìn)制智能算法計(jì)算生成初始種群；
[0115] 飛行速度更新模塊300,用于根據(jù)所述初始種群的全局極值和個(gè)體極值更新粒子 的飛行速度；
[0116] 位置更新模塊400，用于根據(jù)更新后粒子的飛行速度更新粒子的位置；
[0117]二進(jìn)制編碼模塊500，用于利用二進(jìn)制編碼公式對(duì)更新后的粒子進(jìn)行離散化操作， 形成新一代種群；
[0118] 判斷模塊600,用于判斷是否滿足迭代終止條件，若滿足，輸出配電網(wǎng)區(qū)段故障定 位結(jié)果;否則將新一代種群作為初始種群并觸發(fā)飛行速度更新模塊。循環(huán)執(zhí)行，直到滿足預(yù) 先設(shè)置的最大迭代次數(shù)。
[0119] 可選的，所述初始化模塊200具體為根據(jù)所述配電網(wǎng)故障定位模型及各個(gè)預(yù)定初 始化參數(shù)，利用二進(jìn)制粒子群算法計(jì)算生成初始種群;其中，粒子通過二進(jìn)制編碼進(jìn)行初始 化，對(duì)應(yīng)配電網(wǎng)系統(tǒng)的編碼為粒子編碼組成的字符串。
[0120] 可選的，所述飛行速度更新模塊300具體為根據(jù)所述初始種群的全局極值和個(gè)體 極值，利用飛行速度更新公式圪+^〇^-1以+^ 2(|^-4)更新粒子的飛行速度的 模塊；
[0121] 其中，cdPc2為學(xué)習(xí)因子;η和〇為區(qū)間內(nèi)[0，1]內(nèi)的隨機(jī)數(shù)，4為第k代粒子的飛 行速度，X為粒子，Pgd和Pid分別為全局極值和個(gè)體極值，;4為第k代的第i個(gè)粒子的d維度。
[0122] 可選的，所述二進(jìn)制編碼模塊500具體為采用二進(jìn)制編碼公式將粒子的每一個(gè)維 度限制在〇和1之間，形成新一代種群。
[0123] 說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí) 施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對(duì)于實(shí)施例公開的裝置而 言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見方法部分說明 即可。
[0124] 專業(yè)人員還可以進(jìn)一步意識(shí)到，結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的各示例的單元 及算法步驟，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和 軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些 功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專業(yè) 技術(shù)人員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來使用不同方法來實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng) 認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。
[0125] 結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí) 行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實(shí)施。軟件模塊可以置于隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)、內(nèi)存、只讀存 儲(chǔ)器(R0M)、電可編程R0M、電可擦除可編程R0M、寄存器、硬盤、可移動(dòng)磁盤、CD-ROM、或技術(shù) 領(lǐng)域內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲(chǔ)介質(zhì)中。
[0126] 以上對(duì)本發(fā)明所提供的含分布式電源的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位方法及系統(tǒng)進(jìn)行了 詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的 說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改 進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種含分布式電源的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位方法，其特征在于，包括： 51、 建立含分布式電源的配電網(wǎng)故障定位模型； 52、 根據(jù)所述配電網(wǎng)故障定位模型及各個(gè)預(yù)定初始化參數(shù)，利用預(yù)定二進(jìn)制智能算法 計(jì)算生成初始種群； 53、 根據(jù)所述初始種群的全局極值和個(gè)體極值更新粒子的飛行速度； 54、 根據(jù)更新后粒子的飛行速度更新粒子的位置； 55、 利用二進(jìn)制編碼公式對(duì)更新后的粒子進(jìn)行離散化操作，形成新一代種群； 56、 判斷是否滿足迭代終止條件，若滿足，輸出配電網(wǎng)區(qū)段故障定位結(jié)果；否則將新一 代種群作為初始種群返回步驟S3。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位方法，其特征在于，所述配電網(wǎng)故障定位 模型戈其中，I功第j個(gè)測(cè)控點(diǎn)中FTU和RTU返回的實(shí)際狀態(tài)，I/U)為第j個(gè)測(cè)控點(diǎn)的期望狀態(tài) 函數(shù)值，x(j)為配電網(wǎng)中第j段饋線的狀態(tài)信息，W為設(shè)備故障數(shù)和的系數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位方法，其特征在于，所述S2包括： 根據(jù)所述配電網(wǎng)故障定位模型及各個(gè)預(yù)定初始化參數(shù)，利用二進(jìn)制粒子群算法計(jì)算生 成初始種群;其中，粒子通過二進(jìn)制編碼進(jìn)行初始化，對(duì)應(yīng)配電網(wǎng)系統(tǒng)的編碼為粒子編碼組 成的字符串。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位方法，其特征在于，所述S3包括： 根據(jù)所述初始種群的全局極值和個(gè)體極值，利用飛行速度更新公式更新粒子的飛行速度； 其中，C1和C2為學(xué)習(xí)因子;ri和η為區(qū)間內(nèi)[0山內(nèi)的隨機(jī)數(shù)，作為第k代粒子的飛行速 度，X為粒子，Pgd和Pid分別為全局極值和個(gè)體極值，4為第k代的第i個(gè)粒子的d維度。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位方法，其特征在于，所述S4包括： 根據(jù)更新后粒子的飛行速度，利用位置更新公式X護(hù)I =姑+墻1更新粒子的位置； 其中，為第k+1代的第i個(gè)粒子的d維度，巧"為第k+1代粒子的飛行速度，4為第k代 的第i個(gè)粒子的d維度。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位方法，其特征在于，所述S5包括： 采用二進(jìn)制編碼公式將粒子的每一個(gè)維度限制在0和1之間，形成新一代種群。7. -種含分布式電源的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位系統(tǒng)，其特征在于，包括： 模型構(gòu)建模塊，用于建立含分布式電源的配電網(wǎng)故障定位模型； 初始化模塊，用于根據(jù)所述配電網(wǎng)故障定位模型及各個(gè)預(yù)定初始化參數(shù)，利用預(yù)定二 進(jìn)制智能算法計(jì)算生成初始種群； 飛行速度更新模塊，用于根據(jù)所述初始種群的全局極值和個(gè)體極值更新粒子的飛行速 度； 位置更新模塊，用于根據(jù)更新后粒子的飛行速度更新粒子的位置； 二進(jìn)制編碼模塊，用于利用二進(jìn)制編碼公式對(duì)更新后的粒子進(jìn)行離散化操作，形成新 一代種群； 判斷模塊，用于判斷是否滿足迭代終止條件，若滿足，輸出配電網(wǎng)區(qū)段故障定位結(jié)果； 否則將新一代種群作為初始種群并觸發(fā)飛行速度更新模塊。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位系統(tǒng)，其特征在于，所述初始化模塊具體 為根據(jù)所述配電網(wǎng)故障定位模型及各個(gè)預(yù)定初始化參數(shù)，利用二進(jìn)制粒子群算法計(jì)算生成 初始種群;其中，粒子通過二進(jìn)制編碼進(jìn)行初始化，對(duì)應(yīng)配電網(wǎng)系統(tǒng)的編碼為粒子編碼組成 的字符串。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行速度更新模 塊具體為根據(jù)所述初始種群的全局極值和個(gè)體極值，利用飛行速度更新公式更新粒子的飛行速度的模塊； 其中，C1和C2為學(xué)習(xí)因子;ri和η為區(qū)間內(nèi)[0，1]內(nèi)的隨機(jī)數(shù)，語(yǔ)為第k代粒子的飛行速 度，X為粒子，Pgd和Pid分別為全局極值和個(gè)體極值，姑為第k代的第i個(gè)粒子的d維度。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的配電網(wǎng)區(qū)段故障定位系統(tǒng)，其特征在于，所述二進(jìn)制編碼模 塊具體為采用二進(jìn)制編碼公式將粒子的每一個(gè)維度限制在0和1之間，形成新一代種群。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK106093713SQ201610718168
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月24日
【發(fā)明人】李德強(qiáng), 殷豪
【申請(qǐng)人】廣東工業(yè)大學(xué)