浅谈智能电网故障快速定位及故障恢复策略

张翼翔陈桂祥江维

摘要：电力企业发展重心都是输电网，但是与发达国家比依然存在一些不足，发展配电网自愈控制技术与故障恢复技术成为降低故障发生率，减少出现供电中断的重要手段。智能配电网故障定位与恢复是重要的功能之一,也是故障自愈基础，分布式电源接入对配电网影响较大，研究更高智能配电网故障定位与故障恢复显得尤为重要。

关键词：智能配电网；故障定位；故障恢复

一、和声法在DG配电网故障定位

（一）故障定位模型

从FTU得到信息是不同开关故障电流越流信号，可以对故障进行定位，建立线路故障状态，实现故障电流信息间的转换，就是开关函数。目标函数在对故障定位上有重要作用，具有容错能力定位更加精准。

（二）开关函数

第一部分为主变电源提供故障电流，就是指主变电源到故障点通路所包含的所有开关电流，电流方向为正；第二部分为各DG提供的故障电流，DG到故障点通路包含的所有开关电流，方向由系数W决定，与故障电流方向一致。I表示主变电源到不同故障点通路的所有开关数；k表示分布式电源数量；Nm表示第m个DG到故障点开关数；Nm（n）集合表示Nm中n个元素相应开关；开关电流方向表示为w，逆流时W=-2；正流时W=1。

（三）和声算法在故障定位中的应用

故障状态使用0与1二进制编码法，1表示有故障，0表示没有故障，-1表示负方向流过电流，0表示无过电流，1为正方向电流。

基于上述故障定位与分区域处理方法，算法声搜索算法流程如下：按照分区域处理法将配电网分为无源树枝与有源树枝两种；根据FTU将故障电流信息上传，剔除无源树枝，将维数确定下来，每一个变量值都可以表示为0或者1，能够表示线路运行状态；更新和声记忆库；对目标函数进行判断，判断迭代次数是否是最大值。将迭代停止，最优解输出。

二、基于和声法配电网重构减少不可行解编码方法

配电网处于开环运行状态，任何一个联络开关都能构成一个闭合环，并且断开环中任意一个分段开关都连通拓扑结构并将辐射状恢复。对此，每一个联络开关都可以作为一个单独闭合环与任意一个开关开合状态进行交换，此时，网络仍然是辐射状。辐射状配电网中，任意一个联络开关分段分组环都是单联络环。由此，单联络环与联络开关数一致。

混合编码形式。使用二进制与十进制混合编码方法，将第一个变量作为联络开关，使用二进制方法编码，将0处断开，1处闭合；将第二个变量设置为分段的开关，使用十进制编码法，如果一位是1，就表示开关闭合，将Si表示为分段开关编号；如果前位是0，则不闭合联络开关，此时，Si为0，需要闭合支路数目与断开支路数相等。编码长度为配电网双倍联络开关数，编码形式为：

三、配电网故障阶段式恢复策略

（一）基于单联络环网络连通恢复

依据隔离故障断开的分段开关，可以将单联络环对应的联络开关全部闭合，就能够将网络连通性恢复。鉴于每一个分段开关具有多个环，并且环与环间存在一个公共开关，由此，需要按照单联络环矩阵判断。先将联络开关数量确定下来，表示为n，故障断开分段开关表示为（S1，S2，....，Sc），将零矩阵定义为Bn×c。将Si单联络环关联矩阵对应的xi找出，再将这些信息复制到矩阵B内的第i行，矩阵表示为B（i，：）=A（xi，：）。然后对矩阵B中相同行进行判断，如果存在，可以删除一行，再保留一行。对B矩阵中是否具有非零元素进行判断，如果存在，将此列作为联络开关编号存入到P，将所有非零元素规零。将矩阵B中非零元素最小元素对应的联络开关找出，对转供裕度最大开关支路确定下来，在方案集P中输入编号，将该列中的非零元素归零。对矩阵B中是否存在非零元素进行判断，如果有，则转到第二步骤，如果没有，则转到下一个步骤。运行结束以后，将方案p输出。

（二）基于和声算法配电网重构步骤

首先，第一阶段没有动作的联络开关放置到可操作的联络开关集中，表示为（L1，L2...Ln）将维数2n确定下来。然后对HS算法参数初始化。HS算法参数中包含了和声记忆库与解维数、和声记忆库概率、微调概率以及最大迭代次数、终止条件等。初始化和声记忆库（HM）。产生的HMS初始解是随机的，可以放置到HM中，将每一个目标函数f(X)计算出来。将新的解生成。随机选择一个机数r1，如果r1<HMCR，则可以在HM中随机选择一个变量，也可以在HM中选择一个随机值。如果选择HM定值，可以再选择一个随机数r2，如果此时PAR>r2，可以扰动此值，将扰动量设定为bw。对于每一个变量来说，都需要按照上述规则形成一个新的解；对新解目标函数fitness进行计算。对HM更新，对fitness判断，查看其是否是目标函数值最差解，如果是优解，可以将其替换HM中的差解。对是否满足条件进行判断，如果满足条件，将循环终止，否则需再次对上述步骤进行重复。

（三）切负荷实现方法

如果网络重构不能将线路过载电压消除，或者电压越限时，需要在网络重构中找到最优解，利用最优解切负荷，能够将配电网安全运行及时恢复。步骤方法为：对网络重构得到网络拓扑，将电源开始的支路分层，将接近电源的分为第一层支路，沿着辐射网络搜索线路的末端，依次得出剩余层。从层数最大的开始遍历，对某一层中支路过载情况进行搜索，将过载功率确定下来。从过载支路开始搜索，呈外辐射状，从三级负荷切除，确保切除的负荷量高于过载功率，确保每组切负荷是最小的；如果三级负荷都满足要求，表示过载支路完成处理。

参考文献

[1]潘沛峰,吴召华,项海波等.马氏距离算法在智能配电网故障定位中的应用[J].中国电业（技术版）,2012(10):46-49.

[2]刘健,张小庆,陈星莺等.集中智能与分布智能协调配合的配电网故障处理模式[J].电网技术,2013(9):2608-2614.

[3]刘东庭.智能电网故障定位及在线检测技术在10kV城市配电网的应用研究[J].大科技,2014(35):80-81.

作者简介

张翼翔（1977.9），男，安徽铜陵人，合肥工业大学电力系统及其自动化专业本科，高级工程师，单位：国网安徽省电力公司铜陵市义安区供电公司，研究方向:配电网自动化。

陈桂祥（1969.03），男，安徽凤阳人，中央党校函授学院法律专业专业本科/淮北电力技工学校发配电专业技校，政工师，单位：国网安徽省电力公司铜陵市义安区供电公司，研究方向:经济管理、发配电专业管理。

江维（1984.4），男，安徽潜山人，华北水利水电学院电气工程及其自动化专业本科，工程师/技师，单位：国网安徽省电力公司铜陵市义安区供电公司，研究方向:配电网自动化。