[發明專利]基于多點同步測量數據的配電網故障模擬退火定位方法

有效

• 申請號: 201710575439.0
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107478941B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 陳洪濤;劉亞東;盛戈皞;江秀臣
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司;上海交通大學;華東電力試驗研究院有限公司
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02;G06F17/11
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 潘朱慧

本發明提出了一種基于多點同步測量數據的配電網故障模擬退火定位方法，根據對PMU裝置的優化布點實現對整個配電網的監測，根據PMU裝置采集到的故障波形數據判斷故障發生時刻，并提取出故障發生前后幾個周波的故障波形，通過故障發生前的波形數據對線路參數進行修正校驗；對故障發生后的波形數據進行分析處理，結合線路參數通過故障分析法建立故障點與監測點的一系列電壓電流方程，對此超定方程組利用模擬退火算法求出最優解，實現對故障點的精確定位。

技術領域

本發明涉及配電網線路故障診斷方法，具體涉及一種基于多點同步測量數據的配電網故障模擬退火定位方法。

背景技術

我國中低壓配電網以架空線為主，線路的結構復雜，分支眾多，易發生故障。據統計，電力系統在運行過程中，由配電網故障造成的停電事故約占總停電事故的95％以上，其中70％的事故由單相接地故障或母線故障引發。為了實現配電網系統故障的快速隔離，恢復配電網系統的正常運行，需要準確快速地實現配電網的故障定位。

對于單相線路，設G₀、L₀、C₀、R₀分別為給定的線路單位長度的電導(常忽略不計)、電感、電容和電阻；ω為系統角頻率，得到線路的傳播系數γ和特征阻抗Z_c分別為：

通過線路上的兩個監測點1和2(需在一條支路上)建立傳輸線方程(具體推導過程省略)為：

若整個配電網系統中一共有N個監測點，其測量得到的電壓電流值分別為(u₁、u₂、u₃……u_N)和(i₁、i₂、i₃……i_N)，故障點對地電壓為u_f。

已知故障發生在配電網系統中的某條線路上，選取此線路上離故障點較近的一點為參考節點，設故障點離此參考節點的距離為d，通過故障分析法建立各監測點與故障點的電壓電流方程如下所示：

方程組在時域上建立，將方程離散化，對每個采樣點均可以建立以上方程組。在第k個采樣點時，方程組(3)中的每個監測點的電壓電流對應于在第k個采樣點時刻的電壓電流值，對方程組(3)進行離散化之后，在每個采樣點所對應的時刻，只有故障距離d和故障點對地電壓u_f是未知量。故障距離d是不會隨著時間(采樣點所對應的時刻)變化的恒定值，但是故障點對地電壓u_f的值會根據采樣點的不同而變化。

將故障點對地電壓u_f用u₁表示，建立了不含u_f的各監測點之間電壓電流關系。此方程組為超定方程組，傳統的數學方法對于這類問題的求解已經變得力不從心，且很難得到全局最優解。

模擬退火算法是一種全局優化智能算法。模擬退火算法(Simulated Annealing，SA)最早的思想是由N.Metropolis等人于1953年提出。1983年，S.Kirkpatrick等成功地將退火思想引入到組合優化領域。它是基于Monte-Carlo迭代求解策略的一種隨機尋優算法，其出發點是基于物理中固體物質的退火過程與一般組合優化問題之間的相似性。模擬退火算法從某一較高初溫出發，伴隨溫度參數的不斷下降，結合概率突跳特性在解空間中隨機尋找目標函數的全局最優解，即在局部最優解能概率性地跳出并最終趨于全局最優。