[发明专利]基于多点同步测量数据的配电网故障模拟退火定位方法

说明书

本发明提出了一种基于多点同步测量数据的配电网故障模拟退火定位方法，根据对PMU装置的优化布点实现对整个配电网的监测，根据PMU装置采集到的故障波形数据判断故障发生时刻，并提取出故障发生前后几个周波的故障波形，通过故障发生前的波形数据对线路参数进行修正校验；对故障发生后的波形数据进行分析处理，结合线路参数通过故障分析法建立故障点与监测点的一系列电压电流方程，对此超定方程组利用模拟退火算法求出最优解，实现对故障点的精确定位。

技术领域

本发明涉及配电网线路故障诊断方法，具体涉及一种基于多点同步测量数据的配电网故障模拟退火定位方法。

背景技术

我国中低压配电网以架空线为主，线路的结构复杂，分支众多，易发生故障。据统计，电力系统在运行过程中，由配电网故障造成的停电事故约占总停电事故的95％以上，其中70％的事故由单相接地故障或母线故障引发。为了实现配电网系统故障的快速隔离，恢复配电网系统的正常运行，需要准确快速地实现配电网的故障定位。

对于单相线路，设G₀、L₀、C₀、R₀分别为给定的线路单位长度的电导(常忽略不计)、电感、电容和电阻；ω为系统角频率，得到线路的传播系数γ和特征阻抗Z_c分别为：

通过线路上的两个监测点1和2(需在一条支路上)建立传输线方程(具体推导过程省略)为：

若整个配电网系统中一共有N个监测点，其测量得到的电压电流值分别为(u₁、u₂、u₃……u_N)和(i₁、i₂、i₃……i_N)，故障点对地电压为u_f。

已知故障发生在配电网系统中的某条线路上，选取此线路上离故障点较近的一点为参考节点，设故障点离此参考节点的距离为d，通过故障分析法建立各监测点与故障点的电压电流方程如下所示：

方程组在时域上建立，将方程离散化，对每个采样点均可以建立以上方程组。在第k个采样点时，方程组(3)中的每个监测点的电压电流对应于在第k个采样点时刻的电压电流值，对方程组(3)进行离散化之后，在每个采样点所对应的时刻，只有故障距离d和故障点对地电压u_f是未知量。故障距离d是不会随着时间(采样点所对应的时刻)变化的恒定值，但是故障点对地电压u_f的值会根据采样点的不同而变化。

将故障点对地电压u_f用u₁表示，建立了不含u_f的各监测点之间电压电流关系。此方程组为超定方程组，传统的数学方法对于这类问题的求解已经变得力不从心，且很难得到全局最优解。

模拟退火算法是一种全局优化智能算法。模拟退火算法(Simulated Annealing，SA)最早的思想是由N.Metropolis等人于1953年提出。1983年，S.Kirkpatrick等成功地将退火思想引入到组合优化领域。它是基于Monte-Carlo迭代求解策略的一种随机寻优算法，其出发点是基于物理中固体物质的退火过程与一般组合优化问题之间的相似性。模拟退火算法从某一较高初温出发，伴随温度参数的不断下降，结合概率突跳特性在解空间中随机寻找目标函数的全局最优解，即在局部最优解能概率性地跳出并最终趋于全局最优。