[发明专利]基于故障辅助因子的配电网高容错性在线故障定位方法

摘要

本发明公开了一种基于故障辅助因子的配电网高容错性在线故障定位方法，利用主站收集配电网各馈线开关的电流越限信息；建立开关函数集；建立配电网故障定位的非线性互补优化故障定位模型；建立满足KKT极值条件的非线性规划故障定位模型；利用拉格朗日乘子和连续空间非线性最优化极值定理得到带有故障辅助因子，实现故障定位与FTU缺陷辨识的故障定位非线性方程组模型。本发明对配电网馈线故障区段实现单一或多重故障的高容错性定位，实现潜在缺陷的FTU装置位置的准确辨识，实现大规模复杂配电网的在线故障定位，给FTU装置的状态检修提供理论指导，具有实现便捷、可靠性高、容错性能力强、故障定位效率高、对多重故障有强适应性等优点。

主权项

一种基于故障辅助因子的配电网高容错性在线故障定位方法，其特征在于，其步骤如下：步骤一：以15分钟为周期，利用电流监测装置动态监测配电网监测点的电流，通过与设定正常电流参考值相比较，判断是否存在故障过电流；当存在故障过电流时，各独立比较器输出报警值1，否则输出值0；通过控制主站收集所有监控点的故障过电流越限值，形成电流报警信息集；步骤二：当控制主站收集到故障过电流信息时，首先，利用电流报警信息集和配电网拓扑结构，基于代数关系描述、逼近关系理论和互补理论建立非线性互补优化故障定位模型；然后，基于等价转换理论，利用互补光滑函数将非线性互补优化故障定位模型变换为满足KKT极值条件的非线性规划故障定位模型；进一步，利用拉格朗日乘子、扰动因子和KKT极值条件建立基于故障辅助因子法的配电网故障定位非线性方程组数学模型；最后，通过采用迭代法辨识出馈线区段位置，得到拉格朗日乘子的特征参数值，实现FTU装置的缺陷状态评估与畸变位置辨识；步骤三：监控中心的SCADA系统向故障馈线区段紧邻自动化开关发送分闸命令，实现馈线故障区段的隔离；同时，依据FTU装置的缺陷状态评估与畸变位置，向运维人员提供状态检修实施计划；所述基于代数关系描述、逼近关系理论和互补理论建立非线性互补优化故障定位模型的过程为：利用因果关联分析理论找出与电流报警信息直接相关的所有故障设备，建立自动化开关的因果设备集；基于无向图连通性理论、功率流传输机制、代数关系描述建立开关函数集；基于二次逼近关系理论，以自动化开关的开关函数集中馈线状态特征值的累加和与FTU装置上传的带时标电流报警状态特征值间的差值平方和最小化为指标，通过0‑1互补约束条件，建立配电网故障定位的非线性互补优化故障定位模型；利用加法运算代替逻辑或运算来构建开关函数，基于代数关系描述的开关函数数学模型可表示为：ISi(X)=Σk=1KΩix(k)i=1,2,...,N;x∈Ω;]]>其中，Si为第i个自动化开关，Ωi为自动化开关i的因果设备集，为因果设备集Ωi中的因果设备个数，X为各配电网馈线状态变量列矩阵，Ω为所有自动化开关因果设备集Ωi组成的集合，x(i)为自动化开关i相邻馈线的运行状态信息，x(i)的取值为0或1，i＝1、2、……、N，N为自动化开关的个数；通过0‑1互补约束条件，建立配电网故障定位的非线性互补优化故障定位模型的逼近数学模型表示为：f(X)=minΣi=1Nδi2=minΣi=1N[ISi(X)-ISi*]2,]]>其中，为自动化开关i上传的报警信息；根据馈线的故障信息状态具有互斥性，构建辅助互补约束条件为：X⊥(1‑X)＝0；基于连续空间的残差平方和最小的优化指标和互补约束条件，建立互补约束优化配电网故障定位模型为：所述非线性规划故障定位模型的建立方法是：引入Fischer‑Burmeister互补函数：其中，a和b表示互补变量，满足a⊥b＝0；增加扰动因子μ，得到修正后的互补函数表示为R为自然数集；利用修正后的互补函数替代0‑1互补约束条件，考虑馈线的故障信息状态具有互斥性，得到建立满足KKT极值条件的非线性规划故障定位模型：所述配电网故障定位非线性方程组数学模型的建立方法是：利用拉格朗日乘子λi，基于KKT极值条件建立配电网故障定位的非线性方程组模型：2[ISi(X)-ISi*]∂ISi(X)∂x(i)-[1-2x(i)]λix(i)2+[1-x(i)]2+4μ2=01-x(i)2+[1-x(i)]2+4μ2=0μ=0i=1,2,...,N;]]>c为加速因子，X为各配电网馈线状态变量列矩阵，则故障定位的故障辅助因子数学模型为cμX，则ΦFB(μ,X,1‑X)+cμλ为FTU自动化装置缺陷辨识的状态评估因子；令：A为开关函数所构成的系数矩阵，非线性方程组模型的标准化形式为：H(X,λ,μ)=A00000000Xλμ+Is*+cμYΦFB(μ,X,1-X)+cμλμ.]]>