[发明专利]基于遗传算法的配电网单相接地故障定位方法及定位装置

摘要

一种配电网单相接地故障的区段定位方法及定位装置，通过安装在线路上不同位置的终端准确捕捉到零序电流超过启动值前2个周期和超过启动值后2个周期的零序电流暂态信号，终端对零序电流暂态信号进行小波变换与重构，根据重构后的细节分量对终端编码，使用遗传算法进行搜寻故障点所在的区段。本发明的定位装置由终端和主站两个部分组成，所述终端安装在架空线路杆塔上或者电缆环网柜内，其输入端接收配电线路(包括架空线路和电缆)CT二次侧的相电流信号合成得到零序电流信号，并与主站通过光纤通信或者移动通信连接；所述主站安装在变电站内或调度中心，包括光纤通信模块和移动通信模块，接收终端发送的信号。本发明技术成熟、可靠性高。

主权项

一种基于遗传算法的配电网单相接地故障区段定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（1）安装在输电线路多个位置的终端实时检测安装位置处的电流互感器二次合成零序电流；（2）当某一终端安装位置处被检测的零序电流幅值超过预设的启动值后，所有终端立刻准确捕捉到零序电流超过启动值前2个周期和超过启动值后2个周期的零序电流暂态信号；（3）所述所有终端对4个周期的零序电流暂态信号进行小波变换，分解到第3层，得到第3层的细节分量，并将其上传给主站；（4）主站综合比较各个终端传来零序电流小波分解到第三层的细节分量，根据细节分量与母线零序电压的相位关系进行编码：将细节分量相位超前母线零序电压的终端状态编码为0，将细节分量相位滞后于母线零序电压的终端状态编码为1；将线路按终端安装位置划分为若干个区段，即第i个终端所在的线路分支或线路区段定义为第i个区段，i、n为整数，i≤n，n为终端的个数；在遗传算法中，将假设发生故障的区段状态编码为1，假设没有发生故障的区段状态编码为0；（5）主站根据编码结果，生成终端状态函数，启动遗传算法，经过计算搜寻出故障区段：终端状态函数表示的是某一终端与其下游区段状态之间的关系，其公式表达如下： I tj ( s ) = Π j s i - - - ( 1 ) 其中，Itj(s)为第j个终端的终端状态函数，j≤i，si是第i个区段的区段状态编码，∏是逻辑或的意思，表示若第j个终端下游的各区段状态编码至少有一个为1时，则第j个终端的终端状态函数值为1，否则为0；遗传算法中适应度函数的公式表达如下： E ( s ) = M - ( Σ j = 1 n | I tj - I tj ( s ) | + | Σ i - 1 n s i - 1 | ) - - - ( 2 ) 其中，E(s)表示适应度函数值，M的数值为实际安装的终端个数的2倍，Itj为第j个终端的终端状态编码，Itj(s)为第j个终端的终端状态函数，而si则为第i个区段的区段状态编码，n表示的是终端个数，也表示区段的个数；其中，所述遗传算法搜寻故障区段的过程如下：①主站启动遗传算法后随机生成初代种群，种群中的个体即为前述的区段状态编码，种群个体数设置为等于区段的个数n；②对初代种群进行选择，交叉，变异操作：选择过程采用最优保持和轮盘赌的混合选择机制；交叉过程采用二进制单点交叉方式，概率选为0.6；变异操作采用二进制变异方式，概率选为0.01；然后得到新一代种群，新一代种群的编号为在上一代种群基础上加1；③根据前述的适应度函数，计算新一代种群中每个个体的适应度值；④检查种群的编号，如果达到预定的最大迭代次数，那么直接进入第⑤步；如果没有达到最大迭代次数，那么检验第③步计算得到的适应度值，找出适应度值最大的个体，称该个体为最优个体，如果最优个体适应度值等于M，那么进入第⑤步，如果最优个体适应度值小于M，那么返回到第②步。⑤搜寻最优个体即区段状态编码为1的位置，根据这个位置与实际区段的对应关系找出故障区段，然后输出故障区段。