改進(jìn)象群算法的配網(wǎng)混合線路故障定位測(cè)量的研究

余軍偉 董小順 孟龍 馬榕谷 袁霞 郝陽(yáng)

摘 要：電力用戶遭受的停電事故95%以上是由配電網(wǎng)引起的，其中大部分是故障原因，而配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障巡線困難，因此實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)故障的精確定位，提高電網(wǎng)工作人員的巡檢效率，減少故障停電恢復(fù)時(shí)間，對(duì)提高系統(tǒng)彈性和可靠性具有重要意義?，F(xiàn)有的定位方法根據(jù)原理可分為阻抗法、故障分析法、人工智能法和行波法;根據(jù)所用檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量可分為單端法、雙端法、以及三端法;根據(jù)所用特征量可以分為基于穩(wěn)態(tài)量的方法和基于暫態(tài)量的方法。其中行波法利用故障電壓或電流的暫態(tài)量，可在電力電子器件控制系統(tǒng)作用前獲取原始的故障信息，且該方法基本不受配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式、負(fù)載情況、故障類型和互感器飽和等因素的影響，定位速度快、精度高。單端法行波故障定位，所需行波檢測(cè)裝置少，不存在多端時(shí)間同步誤差，但配電網(wǎng)線路短、分支多，反射行波難以辨識(shí)，定位精度較低，甚至可能無(wú)法進(jìn)行故障定位。

關(guān)鍵詞：象群算法;配電網(wǎng);混合線路;

引言

在電網(wǎng)迅速發(fā)展的過(guò)程中，輸電線路在城市內(nèi)部和海洋之間（通常是通過(guò)電纜）和外部（通過(guò)航空線路）供電方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，從而確保了輸電線路的總體經(jīng)濟(jì)性 而且，航空線和電纜的組合被廣泛使用。由于工作環(huán)境復(fù)雜，混合線更容易出現(xiàn)故障，在某些情況下，混合線可能會(huì)排放樹(shù)木，造成短路——接地電路，森林火災(zāi)也可能導(dǎo)致航空線被燒毀，從而導(dǎo)致 電纜在操作過(guò)程中由于絕緣濕度或外部力量破壞而接地或斷開(kāi)連接。

1改進(jìn)象群優(yōu)化算法

象群優(yōu)化算法（Elephant Herding Optimization，EHO）作為一種較新的元啟發(fā)式算法，該算法機(jī)制靈活、求解高效，兼顧了全局搜索和局部搜索，且有著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、需設(shè)定的控制參數(shù)少、便于根據(jù)具體應(yīng)用需求與其他方法相結(jié)合的特點(diǎn)，論文借用折射方向?qū)W習(xí)、柯西變異和自適應(yīng)變螺旋搜尋策略來(lái)改進(jìn)象群算法，改進(jìn)之后提高了算法的收斂速度，很大程度上抑制了算法局部最優(yōu)情況的發(fā)生，因此適合論文定位方法需求。

2故障電流波形特征

2.1單相金屬性接地

設(shè)置相位a單相金屬接地故障，故障距離為2公里，系統(tǒng)故障時(shí)相位為45，故障點(diǎn)和測(cè)量點(diǎn)的波形如圖1所示。系統(tǒng)電流從穩(wěn)定狀態(tài)前的1.82kA迅速增加到11.2kA，圖1a顯示出故障后系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程較為明顯，但規(guī)模較小。對(duì)比圖1a和1b，故障線波跨線傳播后電流波動(dòng)性降低，測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)與故障點(diǎn)的碰撞過(guò)程減少，可見(jiàn)混合線故障線波的反射和損失對(duì)波形影響較大。

2.2故障定位算

LOF算法對(duì)數(shù)據(jù)的離散點(diǎn)有較高的敏感性，屬于無(wú)監(jiān)督異常點(diǎn)檢測(cè)方法的一種。他的核心在于將選擇對(duì)象周圍的密度與對(duì)象領(lǐng)域周圍的密度進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)配電線路正常運(yùn)行時(shí)，各節(jié)點(diǎn)的LOF值大小在1左右;而當(dāng)某饋線的分支線路出現(xiàn)故障，其離群點(diǎn)的LOF值會(huì)很大，因此根據(jù)LOF值的大小來(lái)判斷故障區(qū)段的位置。其定義如下：1）求取對(duì)象p與另一個(gè)對(duì)象o的之間的距離dist（p，o），其中對(duì)象p、o都屬于對(duì)象集D，對(duì)象p的k-距離記為distk（p），滿足：①在集合中存在至多k-1個(gè)對(duì)象o′∈D-{p}，且dist（p，o′）<dist（p，o）。②在集合中存在至少k個(gè)對(duì)象o′∈D-{p}，且dist（p，o′）<dist（p，o）。

3配網(wǎng)混合線路故障優(yōu)化措施

3.1嚴(yán)格把關(guān)電纜接頭制作

電纜投運(yùn)前，由監(jiān)理人員履責(zé)管控，電纜接頭制作等現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)務(wù)必到位，監(jiān)督施工單位按正確工藝施工，并留存相關(guān)試驗(yàn)報(bào)告、視頻、照片。提前敷設(shè)的電纜終端務(wù)必做好防潮防水措施，遇有濕度越限天氣，嚴(yán)禁制作電纜接頭。檢修作業(yè)開(kāi)工前工作負(fù)責(zé)人核對(duì)電纜接頭制作人員是否有相應(yīng)資質(zhì)、電纜附件質(zhì)量是否合格，不滿足條件不予開(kāi)工。作業(yè)過(guò)程中嚴(yán)盯電纜接頭制作關(guān)鍵步驟，確保半導(dǎo)電層處理完善、斷口及主絕緣打磨細(xì)致，新制作的電纜中間接頭試驗(yàn)合格。工作結(jié)束后做好信息追溯管理，將電纜標(biāo)示牌寫明詳細(xì)的施工單位、施工人員、施工日期、電纜型號(hào)、長(zhǎng)度、電纜附件廠家、電纜起點(diǎn)和終點(diǎn)，便于后期進(jìn)行追溯考核。

3.2攜帶有助于巡線的儀器設(shè)備，盡快找到故障點(diǎn)

線路工人巡線往往靠目測(cè)桿塔、導(dǎo)線和絕緣子等是否完好，這樣對(duì)110kV以上線路故障，尤其瞬間故障、故障點(diǎn)導(dǎo)線損害輕微等情況很難察覺(jué)。這就需要配備望遠(yuǎn)鏡、照相機(jī)和攝像機(jī)，通過(guò)調(diào)整焦距可以清晰地將線路情況錄播下來(lái)，放大錄像，可看到異?，F(xiàn)象和導(dǎo)線損壞的具體情況。如有條件購(gòu)買無(wú)人機(jī)，可近距離拍攝線路和可疑現(xiàn)象。

3.3壓實(shí)日常帶電檢測(cè)及線路運(yùn)維

對(duì)配電線路開(kāi)展周期性巡視及帶電檢測(cè)，對(duì)發(fā)生多點(diǎn)故障線路尤其重復(fù)跳閘線路、度夏度冬期間重載線路開(kāi)展特巡，留存巡視記錄和帶電檢測(cè)記錄。實(shí)行故障責(zé)任追溯制，以線路巡視、帶電檢測(cè)記錄等資料為依據(jù)，在線路發(fā)生故障后，根據(jù)相關(guān)工作開(kāi)展情況對(duì)故障考核區(qū)別對(duì)待，對(duì)巡視、檢查、消缺不到位造成故障的加重考核。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著人們對(duì)電能的需求越來(lái)越大，對(duì)電能質(zhì)量敏感的客戶也越來(lái)越多，如何降低配網(wǎng)混合線路故障率，提高配電網(wǎng)供電可靠性，對(duì)供電企業(yè)來(lái)說(shuō)也愈加重要。以多端行波信息差異矩陣的“唯一性”為基礎(chǔ)，構(gòu)建了故障定位優(yōu)化模型，將故障定位問(wèn)題轉(zhuǎn)換成優(yōu)化求解問(wèn)題，不需要預(yù)設(shè)行波波速，同時(shí)消除了不同線路類型波速差異的影響;大量仿真實(shí)驗(yàn)表明在不同故障類型、初相角、過(guò)渡電阻、時(shí)間同步誤差、檢測(cè)誤差的情況下，本文所提方法均能實(shí)現(xiàn)較為準(zhǔn)確的故障定位，具有可靠性高、魯棒性強(qiáng)的特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

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