一种有源配电网故障区段定位方法及系统与流程

1.本发明涉及配电网故障定位技术领域，特别是涉及一种基于混合优化算法的有源配电网故障区段定位方法及系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.配电网是连接终端电力用户和电力系统的重要桥梁，是整个供配电体系不可或缺的一部分。在配电网中架空线路与电缆线路会参差使用，网络结构复杂，分支点众多，配电网拓扑结构从单电源辐射网络变成复杂的多电源网络，潮流方向随机变化，影响馈线终端单元(ftu)上传故障信号，ftu上传数据时会遇到数据畸变或缺失问题。所以基于ftu上传故障信号从而进行配电网故障区段定位算法不能满足其准确性、快速性、容错性等要求。
4.配电网故障区段定位是当配电网发生故障或异常运行时，能迅速隔离故障区段，提高配电网运行的可靠性。随着分布式电源(dg)大量接入，不仅改变了配电网的结构，而且使其运行方式也发生了很大的变化，但是原有的故障定位方法没考虑到拓扑变化对定位结果的影响，不能准确获取故障区域位置，存在耗时较长、容易陷入局部最优、故障定位准确度低、误差大的问题。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明提出了一种有源配电网故障区段定位方法及系统，构建用于有源配电网的开关函数，以及基于混合优化算法的适应度函数构建评价函数，提高故障区段定位的准确性、快速性和容错性。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.第一方面，本发明提供一种有源配电网故障区段定位方法，包括：
8.获取开关故障实际电流信息和区段线路实际运行状态；
9.采用构建的开关函数，将与开关关联的区段线路实际运行状态转换成对应的开关故障预测电流信息；
10.采用构建的评价函数，对区段线路根据对应的开关故障预测电流信息及开关故障实际电流信息，确定适应度值，以此确定发生开关故障的区段线路，从而定位故障区段的位置。
11.作为可选择的实施方式，所述评价函数为：
[0012][0013]
其中，f(x)为适应度值；xor为自定义异或符号，相同为0，不同为1；k为有源配电网
中的开关个数；ij为开关故障实际电流信息；为由区段线路实际运行状态确定的第j个节点的开关函数，即开关故障预测电流信息；x为线路状态向量；为线路故障状态之和；ε为权重系数；δ为修正系数。
[0014]
作为可选择的实施方式，以适应度值最小的区段线路为故障区段。
[0015]
作为可选择的实施方式，运用混合优化算法求解评价函数，以评价各个开关故障预测电流信息的优适度。
[0016]
作为可选择的实施方式，对获取的开关故障实际电流信息和区段线路实际运行状态进行特定规则的编码；对于开关故障实际电流信息，有越限信息时值为1，越限信息时值为0；对于区段线路实际运行状态，发生故障时值为1，正常运行时值为0。
[0017]
作为可选择的实施方式，所述开关函数用于反映有源配电网中区段线路运行状态与开关状态之间的关系。
[0018]
作为可选择的实施方式，所述开关函数为：
[0019][0020]
其中，是区段开关j的开关函数；s
ju
是区段开关j上游线路的状态，s
jd
是开关j下游线路的状态；m2、n2分别是上游部分与下游部分所有馈线区段的总数；π是异或符号，是区段开关j的上游线路故障状态逻辑或运算，是区段开关j的下游线路故障状态逻辑或运算；ku、kd分别是上游部分与下游部分的电源接入系数；是分布式电源并网运行状态，n是分布式电源的并网数量。
[0021]
第二方面，本发明提供一种有源配电网故障区段定位系统，包括：
[0022]
获取模块，别配置为获取开关故障实际电流信息和区段线路实际运行状态；
[0023]
开关函数确定模块，别配置为采用构建的开关函数，将与开关关联的区段线路实际运行状态转换成对应的开关故障预测电流信息；
[0024]
评价与定位模块，别配置为采用构建的评价函数，对区段线路根据对应的开关故障预测电流信息及开关故障实际电流信息，确定适应度值，以此确定发生开关故障的区段线路，从而定位故障区段的位置。
[0025]
第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成第一方面所述的方法。
[0026]
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成第一方面所述的方法。
[0027]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0028]
本发明提出一种有源配电网故障区段定位方法及系统，提高有源配电网故障区段
定位的效率与精准度，减少配电网故障率，减少停电时长、停电范围和损失电量，提升配网巡检效率，大幅提高微弱隐患发现率，提升配电网故障定位的可靠性和稳定性，及时对故障区段做出快速、有效的处理，实现配电网故障快速、准确定位。
[0029]
本发明提出一种有源配电网故障区段定位方法及系统，构建用于有源配电网的开关函数，为提高故障区段定位的准确性、快速性和容错性，基于混合优化算法的适应度函数构建评价函数，实现有源配电网的故障定位，实现配电网故障后及时准确、快速的确定故障线路区段，减小用户停电时间，提高供电质量。
[0030]
本发明提出一种有源配电网故障区段定位方法及系统，构建的开关函数将与开关关联的区段线路实际运行状态转换成对应的开关故障预测电流信息，可很好的适应分布式电源接入后发生改变的配电网拓扑结构。
[0031]
本发明提出一种有源配电网故障区段定位方法及系统，构建的评价函数能准确体现出配电网故障设备与各开关节点流过的故障电流信息之间的关系，避免误判故障，提高故障定位算法的准确性、快速性和容错性，达到有源配电网故障区段准确定位的目的。
[0032]
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0033]
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
[0034]
图1为本发明实施例1提供的有源配电网故障区段定位方法流程示意图。
具体实施方式
[0035]
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
[0036]
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0037]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0038]
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0039]
实施例1
[0040]
本实施例提供一种有源配电网故障区段定位方法，可将混合优化算法应用于有源配电网故障区段的容错定位求解，根据ftu上传的开关故障实际电流信息，对开关故障实际电流信息和区段线路实际运行状态进行特定规则的编码，通过改进的开关函数将与开关关联的区段线路实际运行状态转换成对应的开关故障预测电流信息，通过评价函数，运用混合优化算法来评价各个开关故障预测电流信息的优适度，从而定位故障区段的位置。
[0041]
如图1所示，具体包括：
[0042]
获取开关故障实际电流信息和区段线路实际运行状态；
[0043]
采用构建的开关函数，将与开关关联的区段线路实际运行状态转换成对应的开关故障预测电流信息；
[0044]
采用构建的评价函数，对区段线路根据对应的开关故障预测电流信息及开关故障实际电流信息，确定适应度值，以此确定发生开关故障的区段线路，从而定位故障区段的位置。
[0045]
在本实施例中，对获取的开关故障实际电流信息和区段线路实际运行状态首先进行特定规则的编码；具体地：对于开关故障实际电流信息，有越限信息时值为1，越限信息时值为0；对于区段线路实际运行状态，发生故障时值为1，正常运行时值为0。
[0046]
有源配电网故障区段定位主要是根据ftu上传的每个开关流过的故障电流信号，并通过算法进行寻优确定故障馈线。充分考虑有源配电网中的复杂性，针对有源配电网故障区段定位问题，评价函数是实现故障区间定位的关键，开关函数的定义是确定评价函数的核心，可反映有源配电网中区段线路运行状态与开关状态之间的关系，随着分布式电源的接入，建立开关函数变得更加复杂。
[0047]
在本实施例中，改进的开关函数为：
[0048][0049]
其中，是第j个区段开关的开关函数；s
ju
是区段开关j上游线路的状态，s
jd
是开关j下游线路的状态，当线路发生故障时值为1，正常运行时值为0；m2、n2分别是上游部分与下游部分所有馈线区段的总数；π是异或符号，是开关j的上游线路故障状态逻辑或运算，是开关j的下游线路故障状态逻辑或运算；ku、kd是上游与下游部分的电源接入系数，当有电源接入配电网中时，其状态标志为“1”，如果没有，标志为“0”；是分布式电源(dg)并网运行状态，n是分布式电源的并网数量，若没有任何dg并入有源配电网中，则此时和传统配电网单电源辐射的系统开关函数一致。
[0050]
在本实施例中，通过开关函数，将与开关关联的区段线路实际运行状态转换成对应的开关故障预测电流信息后，需要选取合理的评价函数，本实施例中的评价函数即为基于混合优化算法的适应度函数，评价函数会直接影响到故障定位算法的准确性、快速性和容错性，在实际计算过程中，由于过电流信息畸变或缺失等情况，导致评价函数不能取极小值，造成对故障区段的误判，因此对含dg的有源配电网进行改进，引入“最小集”概念，优化的评价函数实现更准确的故障区间定位，以适应度值最小的区段线路为故障区段；具体为：
[0051][0052]
其中，xor为自定义异或符号，相同为0，不同为1；f(x)为适应度值，k为有源配电网中所有开关的个数；ij为ftu上传的开关故障实际电流信息，1表示有越限信息，0表示无；为由所有区段线路实际运行状态确定的第j个节点的开关函数，即通过区段线路实际运行状态转换成的开关故障预测电流信息；x为每条线路运行状态组成的线路状态向量；为所有线路的故障状态之和；ε为权重系数；δ为修正系数，用于避免一个最优解出现对应多个解空间，避免误判故障，提高算法的容错性，其取值范围为δ∈(0,1)，δ作用是避免出现故障区段误判的情况，本实施例δ取0.5。
[0053]
在本实施例中，运用混合优化算法求解评价函数，以评价各个开关故障预测电流信息的优适度，以适应度值最小的区段线路为故障区段，从而定位故障区段的位置。
[0054]
为解决现阶段有源配电网故障区段定位方法存在问题，本实施例基于混合优化算法对有源配电网故障区段定位进行研究，主要对混合优化算法中的开关函数、评价函数两方面进行优化改进，在此技术上，研究具有高容错性的配电网故障区段定位算法，提高故障区段定位与类型识别的精准度，实现有源配电网故障区段准确定位。
[0055]
实施例2
[0056]
本实施例提供一种有源配电网故障区段定位系统，包括：
[0057]
获取模块，别配置为获取开关故障实际电流信息和区段线路实际运行状态；
[0058]
开关函数确定模块，别配置为采用构建的开关函数，将与开关关联的区段线路实际运行状态转换成对应的开关故障预测电流信息；
[0059]
评价与定位模块，别配置为采用构建的评价函数，对区段线路根据对应的开关故障预测电流信息及开关故障实际电流信息，确定适应度值，以此确定发生开关故障的区段线路，从而定位故障区段的位置。
[0060]
此处需要说明的是，上述模块对应于实施例1中所述的步骤，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例1所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为系统的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。
[0061]
在更多实施例中，还提供：
[0062]
一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成实施例1中所述的方法。为了简洁，在此不再赘述。
[0063]
应理解，本实施例中，处理器可以是中央处理单元cpu，处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器dsp、专用集成电路asic，现成可编程门阵列fpga或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0064]
存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
[0065]
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例1中所述的方法。
[0066]
实施例1中的方法可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
[0067]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本实施例描述的各示例的单元即算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0068]
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。