配电网故障区段定位的互补松弛约束新模型与算法

研究快速高容错性馈线故障区段辨识技术对于提升配电网运行安全可靠性具有重要作用。基于故障电流信号并联叠加特性和逼近关系理论,首次提出代数建模机制下馈线故障区段定位的互补松弛约束模型,其优势为:克服了逻辑模型对群体智能算法的依赖,可采用数值稳定性好的梯度算法求解;利用互补松弛约束条件将非线性整数规划模型转化为具有光滑特性的非线性规划模型,降低了决策求解复杂性;无需对配电网进行分层解耦,即可实现单一和多重故障区段的有效辨识。为有效求解互补松弛故障定位模型,基于模型等价转换思想和松弛因子压缩策略,提出具有全局收敛特性的交互式优化决策算法。仿真算例验证新方法可实现配电网馈线单一或多重故障区段的准确高容错性辨识,且数值稳定性好、故障定位效率高。     

基于故障辅助因子的配电网高容错性故障区段定位方法

针对基于逻辑关系的馈线故障定位间接方法存在过分依赖群体智能优化算法的固有缺陷,采用代数关系描述,构建了基于故障辅助因子的馈线故障区段定位的非线性方程组模型,并采用具有并行特征的牛顿-拉夫逊法进行求解,其优点在于:对报警信息畸变的情况具有强适应性,故障定位时具有高容错性;能够对含T型耦合节点的配电网多重馈线故障区段进行准确定位;无需采用逻辑运算和最优化算法,决策效率高、算法稳定性好;单一故障下可准确定位信息畸变的位置。仿真结果验证了所提方法进行馈线故障区段定位的准确性、快速性和高容错性。     

配电网快速高容错性故障定位的线性整数规划方法

研究快速高容错性馈线故障定位方法对于提高配电网运行可靠性和自愈性有重要作用。该文基于代数运算关系,提出配电网故障定位逼近关系描述的非逻辑建模方法,并构建具有高容错性能的故障定位绝对值新模型。依据馈线状态编码特征,通过对绝对值模型的等效变换,建立了仅含0-1离散变量的线性整数规划故障定位新模型。基于代数关系的配电网故障定位新模型优点在于:能够克服已有间接故障定位方法对群体智能算法的依赖,可利用常规优化算法进行决策。3个仿真算例表明,采用新模型和线性整数规划方法进行配电网故障定位时不仅具有高的容错性能,能够实现多信息畸变下馈线故障区段的准确辨识,且具有实现方便、故障辨识效率高、数值稳定性好的优越性。     

基于整数线性规划的配电网故障定位容错算法

为了提高配电网馈线故障定位的速度和容错能力,提出一种基于整数线性规划模型的配电网故障区段定位容错算法。将各馈线终端单元(Feeder Terminal Unit, FTU)的漏报、误报状况和馈线状态作为决策变量,基于最小故障诊断集理论,建立计及FTU漏报、误报信息的故障定位模型。针对逻辑运算在求解大规模配电网故障区段时建模复杂、算法受限的问题,构建基于代数关系运算的开关函数,并提出一种逻辑关系线性化策略将约束条件线性化。所建模型采用具有良好数值稳定性的常规优化方法进行决策,以保证解的全局最优性。仿真算例表明,所提方法定位准确高效、容错性强,在正确定位故障馈线区段的同时能获取具体节点的漏报、误报状况,适用于多节点过流信息发生畸变的大型配电网络。     

基于邻接矩阵的低压配电网故障区段定位方法

低压配电网具有线路区段短、分支众多且拓扑结构复杂多变的特点,分布式电源的并网进一步增加了其故障定位的难度。结合图论分析方法和人工智能算法,提出了基于拓扑邻接矩阵的低压配电网故障区段定位方法。首先生成与配电网故障监测单元配置相对应的邻接矩阵,其次建立故障电流在故障监测单元拓扑中的连通性等效模型,根据故障电流从电源到估计故障区段的最短路径计算故障监测信息。以此为基础建立了考虑多重故障的低压配电网故障定位模型并利用粒子群优化算法进行模型求解。仿真算例验证了所提方法能够有效提高故障定位的效率和准确度。     

基于正弦与余弦优化算法的配电网故障区间定位

快速准确地定位配电网故障区间对缩短故障停电时间和恢复电网运行具有重要的意义。提出了基于正弦与余弦优化算法(Sine Cosine Algorithm, SCA)的配电网故障区间定位方法。SCA算法通过简单的正弦与余弦函数模型即可实现优化问题的全局快速搜索,具有原理简单,容易实现,搜索能力强等特点。算例对比分析了SCA算法定位结果的快速性与准确性,探讨了算法参数对定位结果的影响。仿真结果表明,SCA算法在单点与多点故障并伴有信息丢失畸变等情况下均表现出了良好的优化性能。     

基于改进矩阵算法的配电网故障定位研究

分析了配电网故障定位中原有算法可能存在的问题,提出一种新的基于改进矩阵算法的配电网故障定位算法.该算法既能实现辐射状网、树状网和环网开环运行的故障定位,又能实现环网闭环运行和多电源多重故障定位,而且也能准确定位出配电网末端故障.针对实际算例对算法进行了验证,结果表明了该算法的有效性.     

基于粒子群和差分进化算法的含分布式电源配电网故障区段定位

配电网中引入分布式电源将导致传统的故障区段定位方法不再适用。通过构建新的开关函数,提出了基于二进制混合算法的配电网故障区段定位方法。该方法可动态适应分布式电源的投切,在进行多重故障定位时只需确定一次正方向,利用双种群进化策略和信息交换机制实现了粒子群和差分进化算法的混合。算例分析结果表明该方法能够对含分布式电源的配电网中的单一和多重故障进行准确定位,并且具有一定的容错性和高效性。     

基于图注意力网络算法的电网连锁故障关键线路辨识

快速、准确识别电网中对连锁故障发展具有助推作用的关键线路,对避免大停电事故发生具有重要作用。该文提出一种基于图注意力网络(graph attention network,GAT)算法的电网连锁故障关键线路辨识方法。首先,分析连锁故障传播机理和关键线路特征,采用运行可靠性模型仿真模拟连锁故障,依据风险理论定义关键线路。其次,利用GAT算法建立关键线路辨识模型,考虑到计算稳定性、样本均衡性等问题对辨识结果的影响,设计了多头注意力机制、带权重交叉熵损失函数等,完善优化模型。最后,构造运行场景-关键线路样本集,对辨识模型进行训练、验证与测试。IEEE39节点系统和实际电网算例仿真表明,所提方法显著提高了新场景下连锁故障关键线路辨识的准确性和速度,具有一定的应用前景。     

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.     

混接线路继电保护行波测距一体化装置研究

架空线和电缆组成的混接线路的线路参数不均匀,导致传统的故障测距方法和重合闸策略难以适用,基于此,研制出一种适用于混接线路的线路保护行波测距一体化装置,该装置可进行实时双端行波测距,并可根据测距结果进行自适应重合闸。提出故障区段判别依据、故障测距算法和自适应重合闸策略,并给出某实际3段混接线路的仿真波形回放测试结果。试验表明,一体化装置可正确识别故障所在区段,测距误差小于500 m,可以满足混接线路故障测距和自适应重合闸的需求。现场记录的混接线路故障波形验证了混接线路行波波形的复杂性和所提方法的正确性。     

基于Prony算法的单相自适应重合闸故障识别方法

基于电压互感器“带通”特性及实际系统工频分量的特点，提出了一种适用于带并联电抗器的特高压输电线路单相自适应重合闸故障识别方法。首先，利用ATP-EMTP电磁暂态软件建立电弧模型；其次，使用Prony算法求取工频衰减因子，并计算固定时间窗内的衰减因子比；最后通过比较瞬时性故障和永久性故障衰减因子比的差异提出故障识别判据。通过大量仿真及计算表明，无论故障点位置在哪，该方法均能够正确、有效识别瞬时性故障和永久性故障。     

计及电压稳定的自适应协调低频减载策略

为了提高资源利用率,电网经常处在临界稳定的运行状态,大停电事故往往在系统重负荷运行时发生,多表现为多个电气量协同作用下的系统崩溃。提出一种计及电压稳定的自适应协调低频减载策略。根据功率缺额的动态计算值对扰动的严重程度进行分类,以期有针对性地采取不同的控制措施。若发生严重故障则需要进行两阶段的减载,先基于各负荷母线的频率调节效应来指导阶段1的选址定容,然后应用有功网损灵敏度来获取电压薄弱区域信息,计及时延后实施阶段2的减载;若发生一般故障则直接进行阶段2的减载过程。仿真对比验证了所提策略的有效性和优越性,该策略可以自适应不同严重程度的故障扰动,并能及时有效地保证系统频率稳定以及各母线处的电压稳定。     

配电网弧光接地故障建模仿真与实验研究综述

弧光接地故障是配电网中最常见的故障,不易被发现且危害巨大,产生机理复杂,特征具有随机性.针对上述问题,从配电网弧光接地故障产生的原因和危害、弧光接地故障数学模型、弧光接地故障抑制和保护策略、弧光接地故障识别和定位技术、以及弧光接地故障的物理模拟实验与仿真测试等方面进行了阐述,对国内外的研究现状进行了总结和分析.并对配电...     

基于断路器动作时序的双极性直流微电网保护方案

含电压平衡器的双极性直流微电网能够实现多电压等级的负荷供电,应用前景广泛,但仍缺乏相应的直流馈线故障隔离与定位方案。为此,引入故障场景下的选极可靠系数,建立了直流馈线单极和极间短路故障灵敏检测判据,并通过电源出口断路器的快速跳闸和并网变流器出口断路器的延时跳闸相互配合,实现了故障元件准确隔离和故障区段精准定位。最后,改进了直流微电网多储能DC-DC变流器的电压控制策略,由此形成了应对直流馈线故障的完整保护方案。PSCAD仿真结果表明,所提方案能够实现不同直流馈线故障的可靠辨识与区段定位,结合相应控制策略可显著提高单极故障下非故障极的运行稳定性和供电连续性,且经济性较优。     

Simulation Analysis of Microgrid Voltage Stability with Multi-induction Motor Loads

This paper studies the voltage stability problem in microgrid with multi-induction motor (MIM) loads. Firstly, the dynamic coupling relationship between grid voltage and each motor load slip in microgrid with MIM loads is deduced based on the power balance theory of power system. Then, a multi-source and master slave control based microgrid model is built, where Matlab/Simulink software is used to analyze microgrid voltage stability under circumstances of MIMs superimposed starting and microgrid fault. Through simulation calculation and analysis, the measures to improve the voltage stability of microgrid with MIM loads are proposed. According to the simulation results, the interaction between MIM loads has great influence on microgrid voltage stability. In addition, the critical cleaning time (CCT) of series connected master slave control based microgrid is affected by the distance between three phase short circuit fault location and the induction motor load location, as well as the distance between fault location and main control unit. The microgrid voltage stability can be effectively improved by applying methods of superimposed starting strategy and fast motor cutting strategy. The conclusion provides a reference for voltage stability research and control of the microgrid with MIM loads.     

基于遗传算法的高压长线路双端故障测距研究

为提高高压长线路故障定位的准确度,提出了一种基于遗传算法的故障定位新方法。该方法基于线路分布参数模型,按照故障线路两端沿线向对端推得的故障点电压幅值相等的原则列写故障测距方程,并通过相量法对电压分布函数的单调性进行分析,得到伪根判别法则的数学表达式;引入遗传算法求解故障测距方程,采用群体搜索和多父体重组策略,自适应和容错能力强且能够保证解群搜索的遍历性和快速性;在一次搜索中算法可求得故障距离的多个解,有利于伪根的判别。ATP仿真结果和实际应用证明了该方法不受过渡阻抗、故障类型及不同步角的影响,计算速度快且精确度高。     

含跟网型VSC的交流系统暂态稳定解析模型及协调控制

电压源换流器(VSC)型高压直流输电系统接入,可能引起交流系统暂态稳定特性发生变化。因此,针对含跟网型VSC的交流系统开展暂态稳定解析分析。建立了故障前、故障期间和故障后系统的暂态稳定解析模型,并提出了一种基于离散积分的系统故障临界清除时间解析计算方法。基于解析模型,分析了故障期间VSC注入电流相位和幅值、故障位置对交流系统暂态稳定的影响。提出了一种增强交流系统暂态稳定性的协调控制策略,其利用广域测量系统获取临界同步机群的转子角频率,实现VSC的有功、无功电流动态调制。基于PSCAD/EMTDC搭建的多机系统电磁暂态仿真模型,验证了理论分析的正确性、所提控制策略的有效性和鲁棒性。