基于LightGBM算法的配电网单相接地故障区段定位方法

我国广泛分布的中性点不接地配电网受量测设备配置所限,长期存在故障区段定位困难问题.为此,提出了一种量测量受限条件下的基于轻量级梯度提升机(LightGBM)算法的故障区段定位方法.该方法可在不加装相量测量单元(PMU)、微型PMU、电压互感器等量测装置的情况下,利用常规的相电流有效值准确识别中性点不接地配电网故障区段.通过对目标配电网的量测信息和网架结构分析,采用LightGBM算法离线建立故障区段定位模型,实现在线快速定位故障区段.其中,故障前后各线路稳态电流有效值变化量被选定为故障识别核心特征.此外,针对模型预测结果可能存在的偏差,提出了易错线路标注法和类别概率法辅助识别误判情况,进一步提高了预测结果的可靠性.以修改后的IEEE 123节点系统作为算例,仿真验证了所提方法的可行性和有效性.     

基于IELM算法的配电网故障区段定位

针对传统智能优化算法在配电网故障区段定位中存在准确率随配电网规模扩大而大幅下降的问题,提出一种基于改进仿电磁学(IELM)算法的配电网故障区段定位方法.首先,基于分层处理以及全局寻优思想对传统故障定位方法的一体式结构进行优化,通过改变算法结构实现单一故障及多重故障的分层处理并缩减多重故障定位的解空间规模.在结构优化的基础上对仿电磁学(ELM)算法进行改进,忽略全局电荷对单一电荷的影响,突出单一电荷对最优电荷的学习能力,提高其全局寻优能力及运算效率.最后,分别以IEEE 13节点单电源辐射配电网和改进后的4电源119节点配电网为仿真测试系统进行了测试.测试结果表明,所提故障区段定位方法在面对不同结构和规模的配电网时具有准确性高、容错性好、定位速度快以及降维效果佳等优点,在大规模配电网中具有良好的应用前景.     

基于节点电压差值的配电网故障定位方法

针对基于微型同步相量量测(μPMU)的配电网故障定位方法存在经济性与定位精度有待提高的问题,提出了一种基于节点电压差值的配电网故障定位方法。通过分析配电网节点电压的故障特性,定义了节点电压计算值与量测值的差值指标W。然后,利用节点电压计算值与量测值之间的数值关系,建立了有限量测装置情形下的配电网故障支路辨识原则。进而,根据故障支路两端节点的量测数据,利用末端节点注入电流后线路间节点电压变化值与末端节点量测电压变化值间的关系,提出一种基于线路末端节点电压差值的故障定位方法。仿真表明,所提方法可以实现有限量测装置情形下的故障准确定位,且定位结果受故障类型、过渡电阻、量测误差的影响较小,具有较好的抗线路参数和节点负荷变化的能力。     

具有高容错稳定性的含DG配电网区段定位方法

含分布式电源配电网区段定位的线性整数规划方法在不同畸变位置和畸变类型下,其容错能力不同.为了解决此问题,提出一种含分布式电源配电网区段定位的高容错稳定性线性整数规划方法;首先,构建出含分布式电源配电网区段定位的线性整数规划模型;其次,利用枚举法求解区段定位线性整数规划模型,并按评价函数值从低到高进行排序,建立故障候选集;最后,利用馈线终端单元遥测数据对得到的故障候选集依次进行校验,找出真实故障区段.仿真表明,与其他线性整数规划方法相比,所提方法不受畸变位置和畸变类型的影响,具有更稳定的定位容错能力;与利用逻辑关系的非线性定位方法相比,其求解速度更快,更加适合大规模节点配电网的区段定位.     

基于电流序分量的多源配电网故障定位方法

为了克服传统配电网故障定位方法对分布式电源(Distribution Generation,DG)接入的适应性较差的问题,且需要在馈线中配置大量测量装置导致成本增加的缺点,提出了一种基于电流序分量相关系数的多源配电网故障区段定位方法。首先利用叠加法分析了多端电源配电网故障点电流特征及定位原理,然后通过电源端口测量装置获取故障前后电源输出电流幅值差,再假设不同位置发生故障并计算此时各电源输出故障电流理论值,最后利用相关分析法计算理论与实测两组数据的相关系数,并提取相关系数最大的两个相邻节点实现区段定位。通过ETAP电力系统仿真平台搭建了改进的IEEE33节点模型模拟测量值,利用MATLAB编程进行相关分析,结果验证了方法的正确性。     

含分布式电源的主动配电网分层故障定位方法

分布式电源的规模化接入给配电网安全稳定运行带来挑战,将导致故障电流的流向由单向流动变为双向流动,传统的单源辐射状配电网故障定位方法已不再适用.为此,提出一种含分布式电源的主动配电网分层定位方法.首先,建立了含分布式电源的主动配电网故障信息编码方式及开关函数.然后,通过分析故障位置对开关函数的影响机理,建立了基于端口定位及区段定位的分层故障定位模型.针对此模型,提出了基于改进遗传算法以及整数线性规划算法的混合求解策略.最后,在改进IEEE 33节点主动配电网上进行仿真.结果表明,所提分层故障定位模型及求解算法能够大幅降低变量搜索维度,加快求解速度,同时具有较高的准确性和容错性,验证了所提模型和算法的有效性和优越性.     

基于贝叶斯估计的配电网智能分布式故障区段定位算法

分布式的保护和控制系统因更符合智能配电网的结构特点和运行要求,成为未来配网控制系统的重要发展方向。以配电网的智能分布式控制模式为例,借鉴拜占庭一致性协议中的"投票"策略,建立了代数形式下的馈线状态与电流越限信息之间的因果关系模型,通过决策信息找出可能故障区段。最后用贝叶斯概率模型对可能故障区段进行评价,找出最能解释电流越限信息的馈线区段。该方法的优点在于:所提故障区段定位方法避免了集中式故障定位受限于信息传输距离和主站的信息处理能力的问题,对于含T型耦合节点的复杂配电网,提出的故障区段定位算法能够实现单重或多重故障区段的准确辨识,仿真结果表明,该算法具有较高的容错性能。     

基于馈线终端装置信息畸变校正的有源配电网故障区段定位

为了提高在馈线终端装置(feeder terminal unit,FTU)上传故障信息畸变情况下故障定位的可靠性,文章在矩阵算法基础上提出一种基于FTU遥测信息的畸变信息校正策略。首先,通过分析配电网的拓扑结构,将系统节点与分布式电源位置关系融入网络描述矩阵,利用改进后的矩阵算法定位故障区段。然后,通过分析FTU上传的遥测信息,仅对故障区段两端以及电源侧等关键节点的遥信信息进行信息畸变的校验,根据校正后的故障信息重定位得到真实故障区段。最后,分别针对单重、多重信息畸变下的单重、多重故障进行仿真,仿真结果验证了所提故障定位方法的准确性和高容错性。     

基于全网故障可观测的配电网行波定位装置优化配置方法

配电网结构复杂、分支线路众多,利用较少的行波定位装置实现全网故障定位具有显著经济效益。基于此,提出了一种基于全网故障可观测的行波定位装置优化配置方法。首先,引入树形结构图,定义配电网线路各节点间的层级关系。并根据行波传输特性,提出了装置配置基本条件：在目标配电网树形结构图中,邻接节点与其父节点至少有一个节点配置装置。将该基本条件作为约束,建立以装置数量最少化为目标函数的数学模型。模型中引入权重系数,量化线路长度、历史故障率对装置配置需求程度的影响。最后,使用改进灰狼算法求解模型最优解,形成最优配置方案。仿真算例结果表明,基于所提优化配置方法,在满足定位精度的前提下可显著减少行波定位装置数量、降低投资成本,故障定位误差小于100 m。且在线路N1情况下具有一定的适应性,满足实际工程需求。     

基于改进鲸鱼算法的配电网层级模型故障区段定位

配电网在大量接入分布式电源后，增加了网络结构的维度、发生故障时潮流方向的不确定性。针对采集或上传故障电流信息时会发生信息畸变和区段故障位置的复杂性，提出配网层级模型故障定位方法，根据配电网的网络结构建立数学模型，用分层简化的思想构建层级模型，极大降低了配电网的变量维度，构建开关函数并加入故障辅助判据，再对鲸鱼算法进行种群分布、自适应权重调整和越界处理改进的故障定位求解方法。算例仿真表明，在单故障、多故障、电流信息畸变或者分布式电源的投切状态等多种工况下，所提方法能够准确定位故障区段位置，提高了配电网故障求解的效率及准确度。     

基于多端故障电流匹配的配电网故障定位方法

为了克服配电网故障定位方法在高渗透率分布式电源（DG）接入下适应性较差的问题,提出了一种基于多端故障电流匹配的多源配电网故障区段定位方法。首先借助对称分量法分解电源端工频电流序分量,建立DG等效模型;然后利用电源提供的电流故障分量与故障距离有相关性的特性,建立特征匹配函数并依次遍历各节点;最后根据特征值最小的2个相邻节点实现对故障区段的辨识。针对故障信号微弱问题,提出了相对距离可信度权值与相对容量可信度权值对匹配函数进行改进,并提出区段融合规则,以提高定位准确率。在ETAP仿真平台搭建了4节点系统和IEEE 33节点系统进行仿真,结果验证了所提方法适用于高渗透率DG接入下的故障定位,且正确率较高。     

基于混沌优化蝙蝠算法的含分布式电源配电网故障区段定位

针对含分布式电源配电网故障区段定位问题,改进了已有的开关函数,并提出了一种基于混沌优化蝙蝠算法的诊断方法。利用蝙蝠算法全局寻优能力对配电网故障区段进行定位搜索,并针对蝙蝠算法易陷入局部最优的缺点,使用混沌策略对部分最优个体进行优化,使其收敛速度加快,定位准确度提高。通过建立算例配电网模型,对其多种故障定位结果分析表明,算法对于含分布式电源配电网故障区段定位具有一定的实用性。     

基于状态估计残差比较的配电网故障区段定位方法

针对单端量测的阻抗法在多分支辐射状网络中会出现伪故障点的问题,利用网络中分布的智能量测设备提供的监测信息,提出了基于状态估计残差比较的配电网故障区段定位方法。该方法首先遍历所有节点通过添加故障支路建立不同节点故障网络下的状态方程;其次通过求解状态估计方程获得含网络所有节点的总残差检测值序列;然后搜寻最大残差检测值所在节点判断故障节点位置;最后根据节点相邻区间首末端阻抗角相位变化差异判定故障区间。大量仿真表明,该方法在不同故障类型、过渡电阻等工况下均具有良好的故障定位效果。该方法考虑了量测产生的随机变量成分,利用测量数据的互补性和多源性,在一定程度上提高了不同量测数据误差的抗干扰能力,极大地缩小了配电网在有限量测条件下的故障查找范围。     

基于有限μPMU的主动配电网故障定位方法

随着通信技术和广域监测系统(wide area measurement system,WAMS)的发展,主动配电网通过微型同步相量测量装置(micro-phasor measurement unit,μPMU)获得全网信息量进行状态感知和故障定位的前景越来越广阔。提出一种基于有限μPMU的主动配电网故障定位方法。首先对μPMU优化配置,保证其全网可观,可以综合利用全局的相量信息。将系统划分为3类故障监测域,通过搜索判据确定可疑故障元件集。此外,还提出不平衡电流故障定位算法,分别对可疑故障元件集内各节点的不平衡电流进行计算,从而确定故障位置。最后利用PSCAD/EMTDC搭建了修正的IEEE33节点配电网模型,对所提出方法利用MATLAB进行仿真验证,结果表明该方法对包括短路和断线等各种故障类型均具有良好的适应性,不受故障位置和故障类型的影响,抗过渡电阻能力较强,可以准确定位故障区段。     

基于改进LMD和能量相对熵的主动配电网故障定位方法

针对配电网发生单相接地故障且分布式电源（distributed generations, DGs）大量接入后,配电网结构和运行方式复杂多变、故障后电气量不明显、故障特征弱等特点,提出一种基于改进局部均值分解（improved local mean decomposition, ILMD）和能量相对熵的主动配电网故障定位方法。首先,利用镜像延拓将信号在两端延拓,消除LMD存在的端点效应,同时,在信号中加入自适应噪声,克服LMD存在的模态混叠问题,对各区段暂态零序电流进行ILMD分解;然后对分解后所有乘积函数（product function, PF）的能量相对熵进行计算,所有PF分量的相对能量熵之和即为区段间的相对能量熵,通过所设置的定位判据,对故障区段进行判断。仿真结果表明,所提算法在10 kV小电流接地系统和改进的IEEE33节点系统中,在不同的仿真条件下故障定位结果准确率高,验证了所提方法的准确性。     

配电网开关的最优配置模型

在配电网合适的位置配置不同类型的开关可以提高故障区段定位效率,缩短故障隔离时间及供电恢复时间。首先引入一系列布尔型表达式来描述配电网中相应位置的开关存在性;然后从配电网运行特性出发,引入了配电网故障区段定位准确率的概念;并根据不同的故障类型确定负荷相应的停电时间;在此基础上,构建了以用户停电损失与开关配置全生命周期费用之和最小为目标,以供电可靠性指标为约束的配电网开关的最优配置模型。最后通过仿真算例验证了所提模型的有效性。     

基于虚拟阻抗的复杂配电网故障区段定位新方法

针对含分布式电源的复杂配电网故障区段定位的问题,提出一种基于虚拟阻抗的故障定位新方法。首先以区段为单元识别畸变节点的故障信息,采用尝试赋值法校正畸变节点的故障信息;然后利用区段端节点过流信息初步判定故障位置,将故障区段端节点间的虚拟导纳值用0表示,非故障区段端节点间虚拟导纳用1表示,进而形成能反映节点间连通性的节点虚拟阻抗矩阵,根据故障电流的流通路径最终确定故障区段位置。具体算例验证表明,该方法具有故障定位准确、效率高的特点,可以满足复杂配电网的多点信息畸变校正和多重故障的故障区段定位。     

考虑母线电压暂降非线性分布特征的配电网故障定位

根据母线处电压暂降的非线性分布特征,提出一种配电网故障定位新方法.首先得到母线处电压暂降的幅值和相位跳变关于故障距离在各线路区段上的非线性分布解析式,然后结合电压实测值,用复数的实虚部分离法估算故障电阻,最后用弦割法计算故障距离,根据最小故障距离偏差识别故障区段;结合故障测距和故障区段结果达到准确定位,解决了多分支辐射式配电网的故障定位问题.通过对IEEE 13节点测试系统在不同故障电阻、负荷波动及分布式电源接入等条件下仿真,结果证明了所提方法的准确性和有效性.     

基于变分模态分解的配电网单相接地故障区段定位

解决小电流接地系统单相接地故障的有效识别与故障区段定位问题,可为确保配电网的安全稳定运行发挥重要作用。针对接地故障波形识别困难与区段判别繁琐等不足,基于变分模态分解(VMD)技术构建了暂态零序电流突变极性差异的单相接地故障区段定位判别方法。首先建立了10 kV配电网故障分析模型,获取了线路各监测节点的零序电流波形。其次根据各节点暂态电流,提取暂态波形的特征模态分量作为故障研判依据,提出了比较相邻监测点的突变极性差异法用于判别故障所在区段位置。通过仿真测试,验证了该方法对于不同故障初相角下的配电网故障定位均为有效,具有用于单相接地故障识别的优势。     

基于距离矩阵与分支系数的配电网故障定位方法

针对现有配电网故障定位算法存在实现复杂、经济性差等方面的不足,提出一种基于距离矩阵与分支系数的配电网故障定位方法。通过分析配电网的拓扑和故障行波的传输路径,定义配电网的有效支路和参考节点,计算故障发生前后的固有距离矩阵和故障距离矩阵差值,建立故障分支判定矩阵,得到相应的故障分支判定原理与定位方法。考虑配电网运行经济性,在行波采集装置最优配置的原则下,构建分支系数函数W实现非有效支路故障的准确判定,并通过改进的行波定位方法定位故障点。仿真结果表明,相比于现有配电网故障行波定位方法,所提方法简单易行,在配置有限数量的行波采集装置时仍能准确判定故障支路,实现故障点的精确定位,且定位结果不受故障类型和过渡电阻的影响,有助于提高现有行波定位方法的经济性,促进行波定位方法在配电网的工程应用。