一种基于改进和声算法的配电线路故障区段定位方法技术

本发明专利技术涉及一种基于改进和声算法的配电线路故障区段定位方法。该方法针对含分布式电源（DG）配电线路，定义新的开关函数，并结合FTU（配电网馈线终端单元）上传的故障信息，构造适应度函数，采用改进和声算法搜索出使适应度函数达到极值的最优解，该最优解即对应故障区段。本发明专利技术基于改进和声算法来实现对故障区段的全面搜索，针对故障信息的特点，采用二进制搜索模式，并采用全局最好和声对基音进行调整，加快了该算法的收敛速度，防止搜索过程陷入局部最优，并具有一定的容错性，从而实现对故障区段的准确定位。

A method of fault location for distribution lines based on improved harmonic algorithm

The invention relates to a method for locating a fault section of a distribution line based on an improved harmony algorithm. The method for distributed power distribution line (DG), a new definition of switching function, and the combination of FTU (feeder terminal unit) fault information upload, construction of fitness function, using the improved harmony search algorithm to adapt to the optimal solution of the maximum degree function, the optimal solution corresponds to the fault section. The invention improves the harmony based algorithm to achieve a comprehensive search for the fault section, according to the characteristics of fault information, using a binary search mode, and the global best harmony to adjust the pitch, accelerate the speed of convergence of the algorithm, the search process to prevent falling into local optimal, and has certain fault tolerance, so as to achieve accurate positioning of the fault section.

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进和声算法的配电线路故障区段定位方法
本专利技术涉及配电网故障定位领域，特别是一种基于改进和声算法的配电线路故障区段定位方法。
技术介绍
配电线路直接与负载端相连接，因此对于其故障区段的定位问题尤为重要。随着越来越多的分布式电源(DistributedGenerator,DG)接入配电系统，使得配电网从单电源辐射状网络变为功率双向流动的复杂多端电源网络，很大程度上改变了配电网原有的拓扑结构和潮流方向，使得故障区段定位问题变得更加复杂。对于具有馈线终端单元(FTU)和监控和数据采集(SCADA)系统的可监控区域，可以利用FTU上传的故障信息实现故障区段定位。但是由于FTU大多设置在户外，容易受到天气等环境因素的影响，导致信息的畸变。因此对于含DG的配电网络故障区段定位，需要研究出具有高准确性与容错性的算法。目前常用的基于FTU的故障区段定位方法可以分为两大类：直接算法和间接算法。直接算法中最典型的算法为矩阵算法，该方法计算速度快，但是其容错性有待提高。间接算法主要包括一些智能搜索算法，如粒子群算法(PSO)、遗传算法(GA)等，但是其具有容易陷入局部最优的缺陷。和声算法(HS)是近年来新提出的一种启发式智能算法，基于其优势和特点已经成功应用于许多实际问题中。但是该算法同样存在易陷入局部最优的缺点，所以本专利对和声算法进行改进，采用二进制搜索模式并结合最优和声进行基音调整，加快算法的收敛速度并降低算法陷入局部最优的概率，并将其应用于含分布式电源的配电线路故障区段定位问题中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于改进和声算法的配电线路故障区段定位方法，其特征在于，其过程为：步骤S1：初始化改进和声算法参数，包括和声记忆库大小(HMS)、和声记忆库考虑概率(HMCR)、最大基音调整概率(PARmax)、最小基音调整概率(PARmin)、最大迭代次数(K)；步骤S2：产生HMS个二进制和声向量存入和声记忆库HM，其中每个和声变量对应配电线路区段状态编码，个体的维度N对应配电线路中开关节点的个数；步骤S3：根据目标函数，即对应配电线路适应度函数，找出和声库中的最优和声xbest和最差和声xworst步骤S4：计算基音调整概率：式中，k代表当前迭代次数；步骤S5：基于HMCR、PAR进行即兴创作，产生新的和声向量。具体包括以下步骤：步骤S51：产生一个取值范围为(0,1)的随机数rand1，如果rand1<HMCR，则在和声库HM中随机选取一个和声变量xi，否则新产生一个和声变量；步骤S52：对于步骤S51中的和声变量xi，产生一个取值范围为(0,1)的随机数rand2，如果rand2<PAR，则对xi进行基音调整，否则新产生一个和声变量；步骤S53：对于步骤S52中的基音调整环节，具体过程为，对微调步长bw在(0,1)范围内随机取值，再产生一个取值范围为(0,1)的随机数rand3，若rand3<0.5，则利用bw对xi进行调整，否则令xi＝xbest；步骤S6：更新和声记忆库，若新和声变量xnew优于当前HM中的最差和声xworst，则用xnew替代xworst；步骤S7：判断终止条件。若当前迭代次数k大于最大迭代次数K，则结束运行，否则重复步骤5和步骤6；步骤S8：输出最优解，即对应为故障区段。其中，步骤S3中所述的适应度函数为：式中，fit(n)表示第n个个体的适应度值，n＝1,2,...,N；N为开关个数；η∈[0,1]，代表权系数；Ij表示馈线终端单元FTU上传的故障信息；表示第j个开关的实际开关函数；si表示第i个区段的区段状态编码，当i区段出现故障时取值1，否则为0。由于并有DG的配电线路功率出现双向流动，另外，配电系统的感性负荷较多，发生故障时负荷继续与配电网连接运行，负荷中心点经大地与配电网主电源的中性点构成回路，因此感性负荷也会对配电线路的故障点产生故障电流。则定义新的开关函数计算公式如下:式中：以开关j为分断点，将配电网分成两部分，包含主电源的为上半部分，对应线路为上游线路，用u表示；其他的为下半部分，对应线路为下游线路，用d表示；P和L分别表示电源和感性负荷；ku、kd分别表示上、下半部分的电源开关系数，若电源接入则取1,否则取0，分别表示从第j号开关到上半部分电源Pu、下半部分电源Pd路径上所经过的区段线路状态值；lu、ld分别表示上、下半部分的感性负荷系数，若感性负荷接入，则取1，否则取0，分别表示从第j号开关到上半部分感性负荷Lu、下半部分感性负荷Ld路径上所经过的区段线路状态值；sj,u、sj,d分别表示上、下半部分所有区段线路状态值；“|”表示“逻辑或”运算，则上式表示当第j个开关下游线路状态至少有一个为1时，I*j(s)就为1，否则为0。与现有的技术相比较本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术基于改进和声算法来实现配电线路故障区段定位问题，该算法针对故障开关函数特征，采用二进制搜索模式，并且结合全局最好和声量来进行基音调整，使得算法搜索速度大大加快，减小陷入局部最优的概率，并且具有一定的容错性，当FTU上传的数据发生畸变时，也能实现准确定位。2、本专利技术的目标函数中，考虑到DG的并入对配电线路结构与潮流造成的影响，建立新的开关函数，该开关函数能对含DG以及感性负荷的配电网实现准确定位。附图说明图1为本专利技术的故障定位流程图。图2为本专利技术实施例的含分布式电源的配电线路示意图。图3为本专利技术BGHS、HS、GA三种算法收敛速度比较图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明。参照图1，本专利技术基于改进和声算法的配电线路故障区段定位方法包括以下步骤:步骤S1：初始化改进和声算法参数，包括和声记忆库大小(HMS)、和声记忆库考虑概率(HMCR)、最大基音调整概率(PARmax)、最小基音调整概率(PARmin)、最大迭代次数(K)；步骤S2：产生HMS个二进制和声向量存入和声记忆库HM，其中每个和声变量对应配电线路区段状态编码，个体的维度N对应配电线路中开关节点的个数；步骤S3：根据目标函数，即对应配电线路适应度函数，找出和声库中的最优和声xbest和最差和声xworst步骤S4：计算基音调整概率：式中，k代表当前迭代次数；步骤S5：基于HMCR、PAR进行即兴创作，产生新的和声向量。较佳的，具体包括以下步骤：步骤S51：产生一个取值范围为(0，1)的随机数rand1，如果rand1<HMCR，则在和声库HM中随机选取一个和声变量xi，否则新产生一个和声变量；步骤S52：对于步骤S51中的和声变量xi，产生一个取值范围为(0，1)的随机数rand2，如果rand2<PAR，则对xi进行基音调整，否则新产生一个和声变量；步骤S53：对于步骤S52中的基音调整环节，具体过程为，对微调步长bw在(0，1)范围内随机取值，再产生一个取值范围为(0，1)的随机数rand3，若rand3<0.5，则利用bw对xi进行调整，否则令xi＝xbest；步骤S6：更新和声记忆库，若新和声变量xnew优于当前HM中的最差和声xworst，则用xnew替代xworst；步骤S7：判断终止条件。若当前迭代次数k大于最大迭代次数K，则结束运行，否则重复步骤5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于改进和声算法的配电线路故障区段定位方法，其特征在于：其过程如下：步骤S1：初始化改进和声算法参数，包括和声记忆库大小HMS、和声记忆库考虑概率HMCR、最大基音调整概率PARmax、最小基音调整概率PARmin及最大迭代次数K；步骤S2：产生HMS个二进制和声向量存入和声记忆库HM，其中每个和声变量对应配电线路区段状态编码，个体的维度N对应配电线路中开关节点的个数；

【技术特征摘要】
1.一种基于改进和声算法的配电线路故障区段定位方法，其特征在于：其过程如下：步骤S1：初始化改进和声算法参数，包括和声记忆库大小HMS、和声记忆库考虑概率HMCR、最大基音调整概率PARmax、最小基音调整概率PARmin及最大迭代次数K；步骤S2：产生HMS个二进制和声向量存入和声记忆库HM，其中每个和声变量对应配电线路区段状态编码，个体的维度N对应配电线路中开关节点的个数；步骤S3：根据目标函数，即对应配电线路适应度函数，找出和声库中的最优和声xbest和最差和声xworst；步骤S4：计算基音调整概率：式中，k代表当前迭代次数；步骤S5：基于HMCR、PAR进行即兴创作，产生新的和声向量xnew；步骤S6：更新和声记忆库，若新和声变量xnew优于当前HM中的最差和声xworst，则用xnew替代xworst；步骤S7：若当前迭代次数k大于最大迭代次数K，则结束运行，否则重复步骤S5和步骤S6；步骤S8：输出最优解，即对应为故障区段。2.根据权利要求1所述的一种基于改进和声算法的配电线路故障区段定位方法，其特征在于：步骤S5具体包括以下步骤：步骤S51：产生一个取值范围为(0，1)的随机数rand1，如果rand1<HMCR，则在和声库HM中随机选取一个和声变量xi，否则新产生一个和声变量；步骤S52：对于步骤S51中的和声变量xi，产生一个取值范围为(0，1)的随机数rand2，如果rand2<PAR，则对xi进行基音调整，否则新产生一个和声变量；步骤S53：对于步骤S52中的基音调整环节，具体过程为，对微调步长bw在(0，1)范围内随机取值，再产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：金涛，张怡真，苏泰新，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35