[发明专利]一种基于萤火虫算法的暂降源定位方法

权利要求书

1.一种基于萤火虫算法的暂降源定位方法，其特征在于，首先，对于任一暂降源待识别的系统，随机生成若干个暂降源位置，计算每一个暂降源发生时所有节点的正序电压变化量并将其标准化，形成对应的待识别模式，再根据待识别模式匹配度形成目标函数；其次，寻找令目标函数更大的暂降源位置，并使初始暂降源位置向其跨近一步；重复寻找跨近的步骤，直到找到使目标函数最大的点，即为待识别模式中暂降源的位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于萤火虫算法的暂降源定位方法，其特征在于，该方法具体实现步骤如下：

步骤S1、根据应用场合暂降源定位确立目标函数maxfun：

首先，计算监测点M与故障点F之间的正序传递阻抗如式(1)：

其中，为监测点M与节点C之间的正序互阻抗，为监测点M与节点D之间的正序互阻抗，λ为故障点F到线路首节点的归一化距离；

其次，根据正序节点阻抗矩阵构造故障点的特征模式；故障后监测点M的正序电压如式(2)所示：

其中，为故障前监测点M的正序电压，为监测点M与故障点F之间的正序传递阻抗，是故障点F的短路电流正序分量；

接着构造监测点M的正序电压变化量

由式(3)求得所有监测点的正序电压变化量，并通过潮流计算得到非监测节点的正序电压变化量，再将所有节点的正序电压变化量按下式进行标准化处理：

式(4)正序电压变化量标准化后只与故障距离和正序传递阻抗有关；

将所有标准化后的正序电压变化量构成的正序电压变化量序列定义为故障点F的特征模式H(i,λ)：

H(i,λ)＝[V₁′,V₂′,…V_n′,…V_N′]^T (5)

其中，i为线路编号，λ为故障点F到线路首节点的归一化距离，V_n′为标准化后的第n个节点正序电压变化量，且1≤n≤N，n、N为正整数；

将发生未知故障时的节点正序电压变化量检测值进行标准化处理，构成的序列定义为待识别模式H^*：

其中，为标准化处理后的第n个节点的正序电压变化量检测值，且1≤n≤N，n、N为正整数；

将H、H^*模式下对应节点正序电压变化量之差的倒数之和作为目标函数maxfun：

步骤S2、部署阶段：

随机假设K个故障可能发生的位置，这K个位置就相当于K只单体萤火虫以随机方式分布在搜索空间中：

每只萤火虫的位置以address＝(Xaddress，Yaddress)表示，含义如式(8)：

其中为归一化后的线路编号，λ为故障点F到线路首节点的归一化距离，且0＜i^*≤1，0≤λ≤1，则-0.5≤Xaddress≤0.5，-0.5≤Yaddress≤0.5；

首先按下式随机生成K只单体萤火虫的初始位置：

其中，xrand、yrand为随机数，且0≤xrand≤1，0≤xrand≤1，address⁰＝(Xaddress⁰，Yaddress⁰)是萤火虫初始位置序列；

接着赋予单体萤火虫相同的初始荧光素值iuc⁰以及初始动态决策域半径r_d⁰＝0.5；

步骤S3、亮度更新阶段：

根据下式更新K只单体萤火虫第t次迭代所具有的荧光素构成的荧光素序列iuc^t：

iuc^t(k)＝(1-ρ)×iuc^t-1(k)+γ×maxfun^t(k) (10)

其中，ρ是荧光素挥发因子，γ是适应度提取比例，都为固定值，且0≤ρ≤1，0≤γ≤1；maxfun^t(k)是发生第k个故障而形成的模式H_k^t与待识别故障发生模式下H*模式下对应节点正序电压变化量之差的倒数之和；

步骤S4、移动阶段：

首先，第k只单体萤火虫在其第t次迭代的动态决策域半径内，寻找荧光素值高于自身的萤火虫群J：

其中，d_kj＝||address^t(j)-address^t(k)||，含义为第k只萤火虫与J中第j只萤火虫在空间上的直线距离；r_d^t(k)为第t次迭代时第k只萤火虫的动态决策域半径，且r_s表示感知半径，固定值为0.5；K_j^t为第t次迭代时萤火虫群J中的萤火虫数量；

其次，计算萤火虫k向J中第j只萤火虫移动的概率p_kj^t：

并根据p_kj^t确定萤火虫k向J中某一只萤火虫(记为j)移动；

随后，萤火虫k向萤火虫j移动：

其中，s表示移动步长，为固定值；

步骤S5、动态决策域半径更新：

根据式(14)更新第k只萤火虫的动态决策域半径：

其中，K_t是邻域集内包含的萤火虫数目的阈值，β是邻域变化率；

步骤S6、迭代：

返回步骤S3，直到迭代次数t达到预设值t_max；

步骤S7、确定暂降源：

在第t_max次迭代后得到的的荧光素序列iuc^tmax中寻找最大值，对应的模态H_max就是与待识别模态H^*匹配度最高的模态，此萤火虫的位置address中存放的即为暂降源归一化后的线路编号以及到线路首节点的归一化距离。