[发明专利]基于故障电流通路的自适应配电网故障定位方法

说明书

一种基于故障电流通路的自适应配电网故障定位方法，对配电网内的馈线区段、FTU、电源进行编码，构建网络描述矩阵D；根据当前配电网的实际运行拓扑结构，更新网络描述矩阵D中的连接关系；根据网络描述矩阵D，生成配电网自适应开关函数；在配电网发生故障时，读取配电网内所有FTU上传的电流越限信息，生成电流越限信息矩阵I；建立配电网的故障定位模型，基于智能优化算法对配电网的故障定位模型进行求解，最终确定故障位置。本发明方法可通用于传统的配电网和含有分布式电源接入的配电网，能够实现配电网内单个故障以及多个故障的快速可靠定位，且配电网运行状态切换不会对本发明方法造成影响。

技术领域

本发明涉及配电网保护领域，具体涉及一种基于故障电流通路的自适应配电网故障定位方法。

背景技术

据统计，电力系统中80％以上的故障来源于配电网，这就要求配电网能够在故障发生后快速的分析、定位并隔离故障。随着分布式发电技术的快速发展，越来越多分布式电源接入配电网，给配电网的安全稳定运行带来了很大的挑战。分布式电源的接入改变了原有配电网的网络运行拓扑结构，使原有配电网由单电源的传统配电网变为含有多个电源的主动配电网，进而导致配电网内出现双向潮流。当配电网内的线路发生故障时，除系统电源外，接入的分布式电源也会提供故障电流，使得配电网内可能出现故障电流的双向流动，这给配电网的故障定位带来了挑战。

目前，国内外已经针对传统配电网以及含分布式电源的配电网的故障定位技术开展了大量相关研究，其中已发展出基于矩阵理论的直接定位方法和基于优化逼近的间接定位方法。其中，直接定位方法基于矩阵的计算和转换，其算法简单且计算速度较快，但是这类方法存在容错性低、实用性差等方面的缺陷。不同于直接定位方法，间接定位方法采用启发式智能优化算法逼近实际配电网的故障状态，在准确性、容错性、实用性等方面相比直接定位方法具有一定的优势，并在近些年得到了较多的关注和研究。

中国发明专利201610324013.3公开了一种配电网在线故障容错性定位的线性整数规划方法，应用常规0-1线性整数规划实现馈线故障区段的定位，具有良好的数值稳定性和高效的故障定位效率，但是该方法中所采用的开关函数基于代数算子加法运算(+)或减法运算(-)构建而成，当配电网络的运行拓扑发生改变时，基于原有的开关函数将无法得到正确的期望节点信息，进而导致该方法发生误判，因而该方法不具备对网络运行拓扑变化的自适应能力。

中国发明专利201711313922.8公开了一种基于分层模型和智能校验算法的配电网故障定位方法，该方法结合了配电网的结构特点，在分析开关函数逻辑规律的基础上，以多分支节点为边界，并对各支路进行端口等效，这在一定程度上减小了该方法中开关函数的构建复杂程度，但是其开关函数在高渗透率、大规模的含分布式电源的配电网中仍然十分复杂，并且该方法不具备对配电网运行拓扑变化的自适应性。

刘蓓等人在《电工技术学报》2013年第28卷第5期所著的《和声算法在含DG配电网故障定位中的应用》中建立了基于双向潮流的开关函数模型，提出了分区处理策略，通过剔除无故障电流的无源树枝来减少解的维数，但由于其开关函数的构建是基于“逻辑或”运算的，这使得该方法难以适应配电网运行拓扑发生切换的情况。

Xiaoli Huang等人在《IEEE Access》2020年第8卷所著的《Fault location ofdistribution network base on Improved Cuckoo Search Algorithm》中提出了一种基于改进布谷鸟算法的配电网故障定位新方法，该方法结合算法的搜索步长和迭代次数对算法进行改进，提高了算法早期的收敛速度和后期的搜索精度，但是该方法中所采用的开关函数是基于“逻辑或”运算进行构建的，这导致该方法不具备对配电网运行拓扑变化的自适应性。