[发明专利]一种基于邻接矩阵最短路径的低压配电网故障定位方法

说明书

本发明提出了一种基于邻接矩阵最短路径的低压配电网故障定位方法。本发明改进传统的智能定位算法，结合图论原理，利用安装在每段馈线区段首端的故障电流监测单元生成低压配电网的邻接矩阵；根据估计区段故障状态下的估计故障电流连通性生成估计故障电流的路径，提出了最短路径估计法生成估计故障监测信息矩阵；利用粒子群算法进行迭代搜索，找到与实际故障信息最相似的估计故障信息作为故障定位结果。本发明有效的保证了低压有源配电网故障定位的准确性，抑制了非故障区域监测信息对故障定位的干扰，提高了低压配电网的可靠性，具有重要的理论和实际应用价值。

技术领域

本发明属于低压配电网故障定位技术领域，特别是涉及一种基于邻接矩阵最短路径的低压配电网故障定位方法。

背景技术

随着用电负荷逐渐增大和分布式电源(DG)大规模接入电网，配电系统的结构和潮流日益趋向多分支和复杂化，同时用户对供电可靠性的要求也在不断提高，低压配电网的故障定位逐渐得到研究者的重视。目前应用于配电网故障定位方法包括：1)矩阵法，建立配电网网络拓扑图的描述矩阵，结合故障信息矩阵形成故障判别矩阵，但是矩阵法计算维度大，定位效率较低；2)遗传算法、蚁群算法、蝙蝠算法算法、粒子群算法等智能优化算法相继被应用到配电网故障定位，基于智能优化算法的故障定位方法因具有高容错性能且原理简单，近年来成为研究热点，并取得了丰硕的成果。

安装在线路分段开关或联络开关处的馈线终端单元(FTU)将其收集的故障信息上传至故障定位计算终端，启动故障定位软件判断故障区段。但是由于低压配电网存在分支多，供电半径小，拓扑结构复杂多变的特点，现有的故障定位方法多数是根据开关函数对故障监测单元的估计状态逐个计算，定位效率较低，并且依赖于拓扑结构，适用性收到限制。

本发明首先进行了低压配电网故障监测单元的监测信息编码，建立了考虑多重故障可能性的低压配电网故障区段定位优化模型。基于低压配电网中故障监测单元对应拓扑图的邻接矩阵，建立故障电流的连通性等效模型，根据故障电流流经故障监测单元到达估计故障区段的最短路径来计算估计故障监测信息。根据粒子群算法对估计区段故障状态进行迭代搜索直至找到最优估计。本发明对于提高故障定位方法计算效率和适用性有重要的理论价值和现实意义。

发明内容

本发明的技术方案为一种基于邻接矩阵最短路径的低压配电网故障定位方法，具体包括以下步骤：

步骤1：构建多区段配电网模型，在每段馈线区段首端均安装故障电流监测单元，监测集中终端分别与所述的故障电流监测单元依次连接，故障电流监测单元根据电流方向进行编码得到故障监测信息，故障电流监测单元将故障监测信息、馈线区段故障状态信息传输至所述监测集中终端；

步骤2：将故障电流监测单元所在位置视为节点，故障电流监测单元对应馈线区段视为边，进一步构建故障电流监测单元的邻接矩阵，根据故障电流监测单元的邻接矩阵结合最短路径算法搜索故障电流监测单元之间的最短路径长度；

步骤3：随机生成估计区段故障状态，构建估计故障状态下邻接矩阵的可达矩阵，结合估计故障状态下邻接矩阵的连通性原则得到从主电源出发的估计故障电流到达估计故障区段路径，结合估计故障状态下邻接矩阵的连通性原则得到分布式电源出发的估计故障电流到达估计故障区段路径，根据故障电流监测单元的邻接矩阵结合最短路径算法得到从主电源出发的估计故障电流到达估计故障区段所经过的故障电流监测单元，根据故障电流监测单元的邻接矩阵结合最短路径算法得到从分布式电源出发的估计故障电流到达估计故障区段所经过的故障电流监测单元，计算故障电流监测单元的估计故障信息；

步骤4：根据监测集中终端接收的故障电流监测单元的监测信息、故障监测单元的估计故障监测信息构建故障定位优化模型，以优化求解估计区段故障状态；

步骤5：将故障定位优化模型作为适应度函数进行优化求解，通过粒子群算法优化求解得到最优估计区段故障状态；

作为优选，步骤1所述故障电流监测单元用于识别流过安装点的短路电流方向；