一种直流配电网线路故障的定位方法及系统技术方案

技术编号:20360734 阅读:16 留言:0更新日期:2019-02-16 15:36
本发明专利技术公开了一种直流配电网线路故障的定位方法,所述定位方法包括:首先,建立故障线路的数学模型;然后,利用所述故障线路的数学模型构造适应度函数;最后,基于遗传算法对所述适应度函数进行识别,确定所述故障线路的故障位置。本发明专利技术通过所建的故障线路的数学模型消除了过渡电阻的影响,提高了定位的准确性,并构造适应度函数,将故障定位问题转化为参数识别问题,进而采用遗传算法进行参数识别,确定故障位置,避免了由于数据采集有误对定位造成的干扰,进一步提高了定位的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种直流配电网线路故障的定位方法及系统
本专利技术涉及直流配电网领域,特别涉及一种直流配电网线路故障的定位方法及系统。
技术介绍
随着大量可再生能源接入电网,基于电压源型(VoltageSourcedConverters,VSC)换流器的柔性直流配电网成为研究热点,直流系统出现异常和故障时,故障过程迅速,危害极大,对故障定位提出了较高的要求。针对直流系统故障定位,主要可分为行波法和非行波法两大类。利用行波进行故障定位原理是通过检测暂态行波在故障点与测量点之间的传输时间差来实现故障定位,该方法定位精度高,鲁棒性强。但该方法在实施过程中人工需求量较大,难以实现自动化,且其对采样频率要求较高,当行波波头幅值受到限制时,将会导致定位失败。进而有学者提出非行波法进行故障定位,目前得到广泛讨论的非行波法主要有:一种利用单端电气量实现故障定位的方法,该方法定位精度较高,计算量小,但易受对端换流器调节作用的影响,在实际工程中应用的准确性有待提高。因此,如何提高直流系统故障定位的抗过渡电阻能力强,进而提高故障定位的准确性,成为一个亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种直流配电网线路故障的定位方法及系统,以提高直流系统故障定位的抗过渡电阻能力强,进而提高故障定位的准确性。为实现上述目的,本专利技术提供了如下方案:一种直流配电网线路故障的定位方法,所述定位方法包括如下步骤:建立故障线路的数学模型;利用所述故障线路的数学模型构造适应度函数;基于遗传算法对所述适应度函数进行识别,确定所述故障线路的故障位置。可选的,所述建立故障线路的数学模型,具体包括:获取所述故障线路的第一等效电路;根据所述第一等效电路,建立所述故障线路的第一起始端数学模型,所述第一起始端数学模型如下式所示:根据所述第一等效电路,建立所述故障线路的第一末端数学模型,所述第一末端数学模型如下式所示:将所述第一起始端数学模型和所述第一末端数学模型联立,获得所述故障线路的第一数学模型,所述第一数学模型如下式所示:其中,I1,R1,L1,C1,Vdc1分别为靠近故障线路的起始端的等效电流值、电阻值、电感值、电容值和电容两端的电压值;I2,R2,L2,C2,Vdc2分别为靠近故障线路的末端的等效电流值、电阻值、电感值、电容值电容两端的电压值,Rf为过渡电阻值;设单位长度线路电阻为r,则R1=r×D1,R2=r×D2设单位长度线路电感为l,则L1=l×D1,L2=l×D2,D1为靠近起始端的线路的长度,D1为靠近末端的线路的长度,D=D1+D2,D为线路总长度。可选的,所述利用所述故障线路的数学模型构造适应度函数,具体包括:将所述故障线路的第一数学模型离散化,获得第一离散模型,所述第一离散模型如下式所示:其中,k表示迭代次数;采用GA算法对所述第一离散模型进行优化,获得第一适应度函数,所述第一适应度函数如下式所示:式中,S(R1,R2,L1,L2)为第一适应度函数,fk(R1,R2,L1,L2)表示第k次迭代第一数学模型的函数值。可选的,所述建立故障线路的数学模型,具体包括:获取所述故障线路的第二等效电路;根据所述第二等效电路,建立所述故障线路的第二起始端数学模型,所述第二起始端数学模型如下式所示:根据所述第二等效电路,建立所述故障线路的第二末端数学模型,所述第二末端数学模型如下式所示:将所述第二起始端数学模型和所述第二末端数学模型联立,获得所述故障线路的第二数学模型,所述第二数学模型如下式所示:其中,I1,R1,L1,C1,Vdc1分别为靠近故障线路的起始端的等效电流值、电阻值、电感值、电容值和电容两端的电压值;I2,R2,L2,C2,Vdc2分别为靠近故障线路的末端的等效电流值、电阻值、电感值、电容值电容两端的电压值,Rf为过渡电阻值;设单位长度线路电阻为r,则R1=r×D1,R2=r×D2设单位长度线路电感为l,则L1=l×D1,L2=l×D2,D1为靠近起始端的线路的长度,D1为靠近末端的线路的长度,D=D1+D2,D为线路总长度。可选的,所述利用所述故障线路的数学模型构造适应度函数,具体包括:将所述故障线路的第二数学模型离散化,获得第二离散模型,所述第二离散模型如下式所示:其中,k表示迭代次数;采用GA算法对所述第二离散模型进行优化,获得第二适应度函数,所述第二适应度函数如下式所示:式中,S'(R1,R2,L1,L2)为第二适应度函数,fk(R1,R2,L1,L2)表示第k次迭代第二数学模型的函数值。可选的,所述基于遗传算法对所述适应度函数进行识别,确定所述故障线路的故障位置,具体包括:计算每个离散位置的适应度函数值;选取适应度函数值大于预设第一阈值的离散位置,作为候选故障位置;对所述候选故障位置进行交叉和变异操作,获得优化后的故障位置;计算每个优化后的故障位置的适应度函数值,迭代次数增加1,;判断所述优化后的故障位置中适应度函数值最大的位置与上一次迭代获得的适应度函数值最大的位置的差值是否小于第二阈值,获得第一判断结果;若所述第一判断结果为是,则将所述适应度函数值最大的位置作为故障位置;若所述第一判断结果为否,则判断所述迭代次数是否小于最大迭代次数,获得第二判断结果;若所述第二判断结果为是,则返回步骤“选取适应度函数值大于预设第一阈值的离散位置,作为候选故障位置”;若所述第二判断结果为否,则将所述适应度函数值最大的位置作为故障位置。一种直流配电网线路故障的定位系统,所述定位系统包括:数学模型建立模块,用于建立故障线路的数学模型;适应度函数构造模块,用于利用所述故障线路的数学模型构造适应度函数;故障位置确定模块,用于基于遗传算法对所述适应度函数进行识别,确定所述故障线路的故障位置。可选的,所述数学模型建立模块,具体包括:第一等效电路获取子模块,用于获取所述故障线路的第一等效电路;第一起始端数学模型建立子模块,用于根据所述第一等效电路,建立所述故障线路的第一起始端数学模型,所述第一起始端数学模型如下式所示:第一末端数学模型建立子模块,用于根据所述第一等效电路,建立所述故障线路的第一末端数学模型,所述第一末端数学模型如下式所示:第一数学模型建立子模块,用于将所述第一起始端数学模型和所述第一末端数学模型联立,获得所述故障线路的第一数学模型,所述第一数学模型如下式所示:其中,I1,R1,L1,C1,Vdc1分别为靠近故障线路的起始端的等效电流值、电阻值、电感值、电容值和电容两端的电压值;I2,R2,L2,C2,Vdc2分别为靠近故障线路的末端的等效电流值、电阻值、电感值、电容值电容两端的电压值,Rf为过渡电阻值;设单位长度线路电阻为r,则R1=r×D1,R2=r×D2设单位长度线路电感为l,则L1=l×D1,L2=l×D2,D1为靠近起始端的线路的长度,D1为靠近末端的线路的长度,D=D1+D2,D为线路总长度。可选的,所述适应度函数构造模块,具体包括:第一数学模型离散化子模块,用于将所述故障线路的第一数学模型离散化,获得第一离散模型,所述第一离散模型如下式所示:其中,k表示迭代次数;第一离散模型优化子模块,用于采用GA算法对所述第一离散模型进行优化,获得第一适应度函数,所述第一适应度函数如下式所示;式中,S(R1,R2,L1,L2)为第一适应度函本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流配电网线路故障的定位方法,其特征在于,所述定位方法包括如下步骤:建立故障线路的数学模型;利用所述故障线路的数学模型构造适应度函数;基于遗传算法对所述适应度函数进行识别,确定所述故障线路的故障位置。

【技术特征摘要】
1.一种直流配电网线路故障的定位方法,其特征在于,所述定位方法包括如下步骤:建立故障线路的数学模型;利用所述故障线路的数学模型构造适应度函数;基于遗传算法对所述适应度函数进行识别,确定所述故障线路的故障位置。2.根据权利要求1所述的一种直流配电网线路故障的定位方法,其特征在于,所述建立故障线路的数学模型,具体包括:获取所述故障线路的第一等效电路;根据所述第一等效电路,建立所述故障线路的第一起始端数学模型,所述第一起始端数学模型如下式所示:根据所述第一等效电路,建立所述故障线路的第一末端数学模型,所述第一末端数学模型如下式所示:将所述第一起始端数学模型和所述第一末端数学模型联立,获得所述故障线路的第一数学模型,所述第一数学模型如下式所示:其中,I1,R1,L1,C1,Vdc1分别为靠近故障线路的起始端的等效电流值、电阻值、电感值、电容值和电容两端的电压值;I2,R2,L2,C2,Vdc2分别为靠近故障线路的末端的等效电流值、电阻值、电感值、电容值电容两端的电压值,Rf为过渡电阻值;设单位长度线路电阻为r,则R1=r×D1,R2=r×D2设单位长度线路电感为l,则L1=l×D1,L2=l×D2,D1为靠近起始端的线路的长度,D1为靠近末端的线路的长度,D=D1+D2,D为线路总长度。3.根据权利要求2所述的一种直流配电网线路故障的定位方法,其特征在于,所述利用所述故障线路的数学模型构造适应度函数,具体包括:将所述故障线路的第一数学模型离散化,获得第一离散模型,所述第一离散模型如下式所示:其中,k表示迭代次数;采用GA算法对所述第一离散模型进行优化,获得第一适应度函数,所述第一适应度函数如下式所示:式中,S(R1,R2,L1,L2)为第一适应度函数,fk(R1,R2,L1,L2)表示第k次迭代第一数学模型的函数值。4.根据权利要求1所述的一种直流配电网线路故障的定位方法,其特征在于,所述建立故障线路的数学模型,具体包括:获取所述故障线路的第二等效电路;根据所述第二等效电路,建立所述故障线路的第二起始端数学模型,所述第二起始端数学模型如下式所示:根据所述第二等效电路,建立所述故障线路的第二末端数学模型,所述第二末端数学模型如下式所示:将所述第二起始端数学模型和所述第二末端数学模型联立,获得所述故障线路的第二数学模型,所述第二数学模型如下式所示:其中,I1,R1,L1,C1,Vdc1分别为靠近故障线路的起始端的等效电流值、电阻值、电感值、电容值和电容两端的电压值;I2,R2,L2,C2,Vdc2分别为靠近故障线路的末端的等效电流值、电阻值、电感值、电容值电容两端的电压值,Rf为过渡电阻值;设单位长度线路电阻为r,则R1=r×D1,R2=r×D2设单位长度线路电感为l,则L1=l×D1,L2=l×D2,D1为靠近起始端的线路的长度,D1为靠近末端的线路的长度,D=D1+D2,D为线路总长度。5.根据权利要求4所述的一种直流配电网线路故障的定位方法,其特征在于,所述利用所述故障线路的数学模型构造适应度函数,具体包括:将所述故障线路的第二数学模型离散化,获得第二离散模型,所述第二离散模型如下式所示:其中,k表示迭代次数;采用GA算法对所述第二离散模型进行优化,获得第二适应度函数,所述第二适应度函数如下式所示:式中,S'(R1,R2,L1,L2)为第二适应度函数,fk(R1,R2,L1,L2)表示第k次迭代第二数学模型的函数值。6.根据权利要求3或5所述的一种直流配电网线路故障的定位方法,其特征在于,所述基于遗传算法对所述适应度函数进行识别,确定所述故障线路的故障位置,具体包括:计算每个离散位置的适应度函数值;选取适应度函数值大于预设第一阈值的离散位置,作为候选故障位置;对所述候选故障位置进行交叉和变异操作,获得优化后的故障位置;计算每个优化后的故障位置的适应度函数值,迭代...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘青张诗杭
申请(专利权)人:华北电力大学保定
类型:发明
国别省市:河北,13

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