配电网快速复电系统中的故障定位技术研究

摘 要：该文将分析和讨论在配电网快速复电系统中故障监测装置的数量和安装位置最优配置方法，从而最大程度的提高供电经济效益和供电可靠性。

关键词：配电网 快速复电 故障监测 故障

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（b）-0023-02

一直以来，人们对于输电网的故障定位算法的研究要远远多于配电网，但由于网络结构和特点的不同（配电网多采用架空线或以架空线为主的混合结构，一般为放射型供电方式）。绝大多数输电线路故障定位算法却并不适用于配电网。

这里先简要介绍配电网故障定位的几种方法。这些方法可以分为两种：

基于阻抗检测的方法；基于行波检测的方法。

基于阻抗检测的方法主要是通过检测馈线前端的电压和电流信号中的基波分量实现的，这类方法的实现虽然比较简单，且成本也较低，但是这种方法的准确性较较差。行波法是根据行波传输理论实现输电线路故障测距的，这种方法虽然比较精确，但是复杂度和成本非常高，所以不适合配电网的故障定位。

基于故障监测装置的故障定位方法相对于上述的两类方法更适合于配电网：一方面省略了故障测距的过程，加快了故障定位速度；另一方面它不是估算而是可以直接确定出故障区段，准确性和有效性也大大增强。

1 分析方法介绍

1.1 停电损失

1.2 运行成本和供电恢复成本

运行成本和供电恢复成本可以分成以下两部分：

（1）供电恢复操作的员工的人工成本。

（2）供电恢复操作的设备成本。

2 多目标最优化

这里μi是第i个目标函数，g和h是不等式和等式约束条件，x是最优化或者决策变量向量。这个问题的解是一组收敛到最优的Pareto解。不同于唯一解问题，多目标问题的解是Pareto无限集。

2.1 解决方法

对多目标最优化问题求解的方法有很多，下面提出一些：

（1）构造聚合目标函数（Aggregate Objective Function）。

（2）进化算法（Evolutionary algo rithms）。

（3）采用进化算法的多目标最优化方法（Multi objective Optimization using Evolutionary Algorithms）。

（4）多目标遗传算法（Multi Obje ctive Genetic）。

（5）其他算法。

而在这些方法中，我们选择多目标遗传算法进行最优化，多目标遗传算法在下面将作详细解释。

2.2 多目标遗传算法

2.2.1 初始种群

最初许多随机生成的个体解可形成一个初始种群。初始种群大小决定于这些问题的属性，包含了几百或者几千个可能解。一般情况下，随机生成的种群涵盖了所有的可能解。个别情况下，最优解也许就存在于这些可能解之中。

在这个阶段中，可输入网络参数。现在将运用于适应度函数中的n个bit位的0和1数据可用来初始假定故障监测装置的分布：（见图1）

这些基因是随机遗传产生的，网络计算可处理这些假定的基因。如果第i个bit位为1，这意味着第i个分段有故障监测装置，否则就没有不能纳入网络计算。

2.2.2 遗传算子

遗传算子是应用于由一个旧的种群生成一个新的种群的染色体的随机转变规则。一个遗传算子通常由复制、交叉和变异算子组成。

（1）交叉。

交叉是指在一个字符串中选择一个随机位置，并与另一个字符串交换该位置左或右字符的过程。这个被随机选取的位置被称为交叉点。在该文中，所交换的均为交叉点右侧的字符。父染色体被交叉的几率定位0.7。

（2）变异。

变异是指一个字符串位由‘0’变为‘1’或者由‘1’变为‘0’的小概率随机更改过程。它通过保证在问题空间内搜索任一区域的概率永远不会为零，防止遗传物质在经过复制和交叉后完全丢失。在本文中，变异的概率被假定在0.01和0.1之间。

3 多对象遗传算法的应用

这里以宁波慈溪供电局在2013年建设的配电网快速复电系统中的一条10 kV线路（游源线）上故障指示器的实际安装情况为例，说明采用多对象遗传算法计算故障监测装置的配置和分布的方法。

下面我们先为这次算法研究列出所需要的一些参数：

种群大小=20；遗传代的最大数量=100；变异概率=0.05；交叉概率=0.7

该线路单线图如图3所示，线路总长度为21.2 km，其中主干线长3.585 km，带有12个主要负载。

这条线路其他数据如表1所示。5210，2480

根据图2和表1，通过计算得到装置最优配置数量为13，其最优分布如图2所示。

4 结论

本文根据配电网中的故障区段估算的问题和故障监测装置的应用，提出了一种新的对象函数。采用这种多目标遗传算法，解决了故障监测装置的最佳数量和分布的问题，通过优化故障监测装置的数量和分布可以提升快速复电系统的综合运行效果。

参考文献

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[2] 郝建强.S注入法的配电网故障定位的研究[J].电力学报，2011（2）.

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