[發(fā)明專(zhuān)利]基于粒子群優(yōu)化算法的配電網(wǎng)故障指示器優(yōu)化配置方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710586024.3
• 申請(qǐng)日: 2017-07-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107341741A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭創(chuàng)新;張少軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)華南工業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G06Q50/06
• 分類(lèi)號(hào): G06Q50/06;G06N3/00
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司33200
• 代理人: 葉志堅(jiān)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及配電自動(dòng)化、配電網(wǎng)故障診斷，屬于智能電網(wǎng)領(lǐng)域，具體涉及一種基于粒子群優(yōu)化算法的配電網(wǎng)故障指示器優(yōu)化配置方法。

技術(shù)背景

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，電力用戶(hù)對(duì)電能的質(zhì)量及可靠性要求越來(lái)越高，配電網(wǎng)作為直接與用戶(hù)相連的橋梁，其可靠性直接影響到用戶(hù)對(duì)供電的滿(mǎn)意程度。故障指示器作為一種簡(jiǎn)易的識(shí)別故障電流的裝置，能夠在配電網(wǎng)發(fā)生故障后將故障信息上傳到系統(tǒng)主站，進(jìn)而判斷出故障區(qū)段，將故障定位到兩個(gè)相鄰故障指示器之間，大大縮短傳統(tǒng)故障巡線(xiàn)的時(shí)間，減少故障中斷時(shí)間，進(jìn)而提高配電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)。

國(guó)家能源局《配電網(wǎng)建設(shè)改造行動(dòng)計(jì)劃(2015—2020年)》中提到，鄉(xiāng)村地區(qū)將推廣以故障指示器為主的簡(jiǎn)易配電自動(dòng)化，合理選用無(wú)線(xiàn)、載波通信方式，提高故障定位能力。由此可見(jiàn)，故障指示器在未來(lái)的五年內(nèi)將得到大量應(yīng)用，而故障指示器應(yīng)用首先要面對(duì)的問(wèn)題便是如何配置其安裝數(shù)量及安裝位置，使其綜合效益達(dá)到最優(yōu)。過(guò)多的安裝故障指示器或其安裝位置不合理會(huì)導(dǎo)致資源的浪費(fèi)，而故障指示器安裝過(guò)少會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)提高不明顯。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問(wèn)題是，針對(duì)配電網(wǎng)中故障指示器優(yōu)化配置問(wèn)題，提出了一個(gè)綜合考慮配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)性的目標(biāo)函數(shù)，并運(yùn)用二進(jìn)制粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行優(yōu)化求解，提供一種基于粒子群優(yōu)化算法的配電網(wǎng)故障指示器優(yōu)化配置方法。本發(fā)明在故障指示器優(yōu)化配置問(wèn)題中，首先進(jìn)行建模，然后利用二進(jìn)制粒子群優(yōu)化算法對(duì)模型進(jìn)行求解。該方法得到的配置結(jié)果能夠達(dá)到配電網(wǎng)可靠性及經(jīng)濟(jì)性的綜合最優(yōu)。

為解決技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的解決方案包括以下步驟：

步驟1、根據(jù)故障指示器對(duì)配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)的影響，對(duì)故障指示器的優(yōu)化配置問(wèn)題進(jìn)行建模，得到目標(biāo)函數(shù)；目標(biāo)函數(shù)包括兩部分，一部分為停電故障損失，另一部分為故障指示器成本。

步驟2、初始化二進(jìn)制粒子群及參數(shù)設(shè)置。

初始化粒子群主要包括確定粒子群大小、粒子維數(shù)、隨機(jī)生成粒子的初始位置及速度；參數(shù)設(shè)置主要包括慣性因子ω、加速因子c₁和c₂、最大速度值V_max等。

步驟3、進(jìn)行配電網(wǎng)可靠性計(jì)算，得到目標(biāo)函數(shù)值，并根據(jù)目標(biāo)函數(shù)值更新相關(guān)最優(yōu)值。

步驟4、判斷是否滿(mǎn)足收斂條件，若滿(mǎn)足收斂條件，則輸出最終的優(yōu)化結(jié)果，若不滿(mǎn)足收斂條件，則進(jìn)行步驟5。

步驟5、更新二進(jìn)制粒子群中各粒子的位置矢量和速度矢量。

所述步驟1是通過(guò)下述方式實(shí)現(xiàn)的：

構(gòu)造一個(gè)反映故障指示器配置綜合效益的目標(biāo)函數(shù)，包含經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)和可靠性指標(biāo)，其公式為：

F_obj＝UE_cost+FI_cost

式中：F_obj為待優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)；UE_cost為故障停運(yùn)造成的經(jīng)濟(jì)損失；FI_cost為故障指示器的相關(guān)費(fèi)用，包括安裝費(fèi)用、通信費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用等；N_l為配電網(wǎng)中相關(guān)的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)數(shù)；P_i為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)i處的平均負(fù)荷；T_OFFi為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)i處的平均停運(yùn)時(shí)間，包括故障巡線(xiàn)時(shí)間E(T)及故障修復(fù)時(shí)間；C_L(i)為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)i處故障停運(yùn)時(shí)單位負(fù)荷的損失；E(T)為故障巡線(xiàn)時(shí)間的數(shù)學(xué)期望值，其值與故障指示器安裝的數(shù)量及位置有關(guān)；T₀是沒(méi)有安裝故障指示器時(shí)整條饋線(xiàn)平均巡線(xiàn)時(shí)間，L₀是饋線(xiàn)總長(zhǎng)度；L_i是每個(gè)區(qū)段內(nèi)饋線(xiàn)的長(zhǎng)度；n為安裝故障指示器的數(shù)量。

所述步驟2是通過(guò)下述方式實(shí)現(xiàn)的：

由于故障指示器優(yōu)化配置問(wèn)題屬于0-1整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題，采用二進(jìn)制的粒子群優(yōu)化算法，粒子群中的每個(gè)粒子有位置和速度兩個(gè)矢量，且位置矢量、速度矢量都用二進(jìn)制數(shù)表示。其中位置矢量為待求解問(wèn)題的一個(gè)可行解，即用二進(jìn)制數(shù)來(lái)表述待優(yōu)化位置上是否安裝故障指示器，“0”代表不安裝，“1”代表安裝，故粒子群中粒子的維數(shù)即為待優(yōu)化位置的數(shù)目。慣性因子ω對(duì)粒子群算法收斂速度及全局搜索能力的影響較大，ω值越大，算法全局搜索能力越強(qiáng)，收斂速度越快，但不易得到最優(yōu)結(jié)果；ω值越小，有利于得到更為精確的解，但相應(yīng)的搜索速度將會(huì)減慢，并且容易陷入局部最優(yōu)解。采用自適應(yīng)動(dòng)態(tài)調(diào)整的慣性因子ω值，其取值區(qū)間為[0.9,1.2]，其隨迭代次數(shù)變化的公式為：

ω＝ω-(1.2-0.9)/GEN