基于遗传算法的变电站电流量测回路故障检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力系统设备故障诊断领域，特别是设及一种基于遗传算法的变电站 电流量测回路故障检测方法。
【背景技术】
[0002] 及时发现变电站电流量测回路的故障，有利于保障变电站的数据质量，从而确保 运行人员对变电站的运行状态给出正确判断。现有技术中，发现变电站电流量测回路故障 的基本方法是发现量测量误差是否偏大，因此需要对电流量测回路量测量的真值进行求解 和估计。传统的量测量状态估计是通过建立状态量和量测总误差的雅克比矩阵进行求解， 该种方法建模复杂，开发和调试周期长，不易于考虑复杂的约束条件，无法保证故障检测的 准确性。
【发明内容】
[0003] 基于此，本发明提供一种基于遗传算法的变电站电流量测回路故障检测方法，该 方法建模简单，考虑了复杂的约束条件，故障检测的准确性高。
[0004] 一种基于遗传算法的变电站电流量测回路故障检测方法，包括如下步骤：
[0005] 捜寻出变电站内的开关岛；其中，所述在变电站内的开关岛是指由如下设备：母 线、断路器、刀闽和短引线组成的电气上相连的一组设备，各设备的阻抗为0;
[0006] 对所述开关岛进行电压状态估计，获得开关岛的最可信相电压有效值；
[0007] 找出所述开关岛中各物理节点所关联的支路；
[000引对于所述物理节点，建立W下方程：
【主权项】
1. 一种基于遗传算法的变电站电流量测回路故障检测方法，其特征在于，包括如下步 骤： 搜寻出变电站内的开关岛；其中，所述在变电站内的开关岛是指由如下设备：母线、断 路器、刀闸和短引线组成的电气上相连的一组设备，各设备的阻抗为0 ; 对所述开关岛进行电压状态估计，获得开关岛的最可信相电压有效值； 找出所述开关岛中各物理节点所关联的支路； 对于所述物理节点，建立以下方程：
式中，Ni为与物理节点i相连的支路数目，k为与物理节点i相连的支路序号，Pi_k*Qi_k均为与物理节点i相连的k支路的三相总功率，所述开关岛中共有NODE个物理节点， i= 1?NODE; 对于所述开关岛中的支路建立以下方程：
式中，Ij为支路j的线电流幅值，Pj和Qj分别为支路j的三相有功量测和三相无功量 测； 用遗传算法求解使得以下目标函数最小的所有支路电流、有功、无功，获得各支路量测 量的最可信值：
其中，mine为所述最可信值； 根据每条支路量测量的最可信值与量测值的偏差，当偏差大于预设阈值，则生成相应 的电流量测回路可能存在故障的告警信息。
2. 根据权利要求1所述的基于遗传算法的变电站电流量测回路故障检测方法，其特征 在于，所述对所述开关岛进行电压状态估计的步骤包括： 步骤21、取开关岛内a相/b相/c相各电压量测，取平均值； 步骤22、求各a相/b相/c相电压量测与平均值的偏差； 步骤23、去除与平均值偏差大于5%的各个电压量测，返回步骤21 ;若没有偏差大于 5%的点，则终止最可信a相电压幅值Ua的计算/终止最可信b相电压幅值Ub的计算/终 止最可信c相电压幅值Uc的计算； 步骤24、计算Ua、Ub、Uc的平均值U; 步骤25、当Ua、Ub、Uc与U的偏差均小于5%时，则判断系统处于平衡状态，取U为最可 信相电压；否则判断系统处于不平衡状态或电压量测有误，终止电流量测回路检测。
3. 根据权利要求1所述的基于遗传算法的变电站电流量测回路故障检测方法，其特征 在于，所述用遗传算法求解使得以下目标函数最小的所有支路电流、有功、无功，获得各支 路量测量的最可信值的步骤包括： 步骤31、取各支路的单相电流幅值量测I、三相有功P和三相无功Q作为待优化求解的 参数，Xi表示I、P或Q的期望值，Xmi为实测值，i表示序号，ki表示第i个量期望值与实 测值的偏差，满足下式： XfX^l+ki)，其中i= 1?N，N为I、P、Q数目的总和，Ki的取值范围为[_10，10]; 步骤32、以ki为基因构造染色体Yj，每个染色体Yj为1个一维数组，每个ki为数组 元素；种群数目选为30XN，即j= 1?30XN; 步骤33、各个体的适应度评价：各个体根据ki求取对应的Xi，即I、P、Q的值，然后利 用
式计算各个体距离最优值的偏差量，并将各个个体按偏 差量由小到大的顺序排序；其中，所述最优值为〇 ; 步骤34、进行如下终止条件的判断：连续100代最优个体的偏差量不再变小，则停止寻 优；或者最优个体的偏差量小于〇. 001停止寻优； 步骤35、对所述种群进行选择处理； 步骤36、对选择处理后的种群进行复制处理； 步骤37、对复制处理后的种群进行交叉处理； 步骤36、对交叉处理后的种群进行变异处理；并返回所述步骤33。
4. 根据权利要求3所述的基于遗传算法的变电站电流量测回路故障检测方法，其特征 在于，所述步骤32中还包括如下生成所述种群中每个个体的初始值的步骤： 步骤 321、10XN个体的ki采用ki= 0?lXrandom(_l, 1)生成，其中random(_l, 1)表 示在（-1, 1)范围内取随机数； 步骤 322、10父1'}个体的1^;[采用1^ = 0.5\四11(1〇111(-1，1)生成； 步骤323、5XN个体的ki采用ki= 1Xrandom(-l, 1)生成； 步骤 324、5XN个体的ki采用ki= 10Xrandom(-l, 1)生成； 步骤325、将步骤323中生成的个体，任选的一个个体的ki都取为0,作为1个个体。
5. 根据权利要求3或4所述的基于遗传算法的变电站电流量测回路故障检测方法，其 特征在于，所述对所述种群进行选择处理的步骤包括： 将所述种群的15N个个体保留到下一代：根据所述偏差量，将最优的1/3个个体全部保 留，次优的1/3个个体以随机的方式保留1/2,删除最差的1/3个个体。
6. 根据权利要求5所述的基于遗传算法的变电站电流量测回路故障检测方法，其特征 在于，所述对选择处理后的种群进行复制处理的步骤包括： 将选择处理后的种群中保留下来的每个个体进行复制，将进行选择处理后的种群的个 体数目恢复到原始种群的个体数目30N;标记出1个且仅1个最优个体作为不参加交叉处 理及变异处理的个体。
7. 根据权利要求6所述的基于遗传算法的变电站电流量测回路故障检测方法，其特征 在于，所述对复制处理后的种群进行交叉处理的步骤包括： 在所述种群中，任选两个个体进行8N次的如下交叉呼唤基因处理，令16N个个体参加 交叉操作：对选择的个体，任一选择两个基因位置，将两个基因位置之间的数组内容进行互 换；其中，所述进行交叉处理的个体为所述种群中未标记的个体。
8. 根据权利要求6所述的基于遗传算法的变电站电流量测回路故障检测方法，其特征 在于，所述对交叉处理后的种群进行变异处理的步骤包括： 从复制处理后的种群的30N个个体中任选N个个体，其中，所述进行变异处理的个体为 所述种群中未标记的个体； 对每个个体任选一半的基因位置，将相应数组元素修改为ki= 5Xrandom(-l, 1)。
9. 根据权利要求1所述的基于遗传算法的变电站电流量测回路故障检测方法，其特征 在于，所述支路量测量包括三相有功、三相无功和单相电流幅值。
【专利摘要】本发明提供一种基于遗传算法的变电站电流量测回路故障检测方法，包括：搜寻出变电站内的开关岛；对所述开关岛进行电压状态估计，获得开关岛的最可信相电压有效值；找出所述开关岛中各物理节点所关联的支路；对于所述物理节点，建立方程；对于所述开关岛中的支路建立方程；用遗传算法求解使得以下目标函数最小的所有支路电流、有功、无功，获得各支路量测量的最可信值；根据每条支路量测量的最可信值与量测值的偏差，当偏差大于预设阈值，则生成相应的电流量测回路可能存在故障的告警信息。本发明方法建模简单，考虑了复杂的约束条件，故障检测的准确性高。
【IPC分类】G06N3-12, G01R31-00, G06F19-00
【公开号】CN104569658
【申请号】CN201410768333
【发明人】张智锐, 焦邵麟, 陈志光, 曾耿晖, 王峰, 李一泉, 黄磊, 徐延明, 张志东, 丁柏玲
【申请人】广东电网有限责任公司电力调度控制中心, 北京四方继保自动化股份有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月11日