基于改进模型和二进制粒子群算法的电网故障诊断研究

摘要

随着电网规模的扩大，越来越多的自动装置应用到电力系统。电网发生故障后，大量警报信息涌入调度中心，调度员难以在短时间内做出迅速判断。因此，研究准确度高的电网故障诊断系统，协助调度人员迅速判断故障，对缩短事故处理时间、提高供电可靠性和保证电网安全稳定运行具有重要意义。 本论文分析了配电网和输电网故障信息特征，将配电网故障定位和输电网故障诊断转化为0-1整数规划问题，改进了输电网故障诊断的优化模型，把二进制粒子群优化(PSO)算法引入对模型的求解。 针对配电网故障定位，根据配电网拓扑结构与FTU故障信息特征，建立评价函数，引入二进制PSO算法优化，并与遗传算法比较分析。仿真结果表明，该方法能够准确定位配电网单点故障和多点故障，在少数FTU信息畸变时仍能给出正确结果，且优化速度和最优解获取概率要好于遗传算法。 针对输电网故障诊断，从提高诊断实时性和故障信息的综合利用角度出发，构建基于优化模型的分层故障诊断体系。第一层根据断路器信息识别故障区域，形成可能故障设备集。第二层改进基于保护和断路器信息的评价函数，引入二进制PSO算法优化，并与遗传算法比较分析。结果表明，改进模型适用于简单故障和伴随有保护、断路器拒动的复杂故障诊断。第三层诊断融入录波信息，计算录波数据提取故障方向，在第二层评价函数基础上形成包含故障方向的较完备信息评价函数。通过仿真测试，融入录波信息的诊断模型适用于伴随少数保护信息丢失的复杂故障诊断。 分析和仿真表明，基于二进制PSO的配电网和输电网优化故障诊断算法具有较好的适应性。

目录

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声明

第一章绪论

1.1课题研究目的和意义

1.2输电网故障诊断国内外研究现状

1.2.1基于推理模型的诊断方法

1.2.2基于计算分析型的诊断方法

1.2.3基于智能优化模型的诊断方法

1.3配电网故障定位国内外研究现状

1.3.1基于矩阵算法的定位方法

1.3.2基于智能优化模型的定位方法

1.4本论文的主要工作

第二章二进制粒子群优化算法

2.1粒子群优化算法的基本原理

2.2粒子群优化算法数学描述

2.2.1粒子群优化算法

2.2.2二进制粒子群优化算法

2.3粒子群优化算法流程

2.4粒子群优化算法的参数设置

第三章基于二进制PSO算法的配电网故障定位

3.1配电网故障定位模型化

3.2二进制PSO算法的配电网故障定位原理

3.3配电网故障定位评价函数构造

3.3.1单电源辐射状配电网评价函数构造

3.3.2多电源复杂配电网评价函数构造

3.4二进制PSO算法的配电网故障定位流程

3.5算法有效性仿真分析

3.5.1单电源辐射状配电网仿真

3.5.2双电源环网供电配电网仿真

3.6算法收敛性仿真分析

3.6.1种群规模对收敛性影响

3.6.2惯性权重对收敛性影响

3.6.3最大速度限定对收敛性影响

3.6.4算法性能比较

3.7小结

第四章基于二进制PSO算法的输电网故障诊断

4.1故障信息来源分析

4.1.1断路器信息

4.1.2保护信息

4.1.3录波信息

4.2基于优化模型的分层故障诊断

4.2.1第一层诊断

4.2.2第二层诊断

4.2.3第三层诊断

4.3基于断路器信息识别故障区域

4.3.1基本原理

4.3.2算例分析

4.4基于保护和断路器信息故障诊断

4.4.1评价函数确定

4.4.2期望函数确定

4.4.3算例分析

4.4.4算法性能比较

4.5基于保护、断路器和录波信息故障诊断

4.5.1故障方向提取

4.5.2评价函数构造

4.5.3算例分析

4.6小结

结 论

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果