基于CFO的多源配电网短路电流极值计算方法

摘要

本发明公开了基于CFO的多源配电网短路电流极值计算方法，包括以下步骤：获取多源配电网节点信息、线路信息以及正常运行时的各节点电压数据；基于上述参数，构建解空间；针对解空间中元素对应的故障点，确定戴维南等值电势和戴维南等效阻抗，计算三相短路电流作为中心引力优化的等效质量函数；利用中心引力优化求解多源配电网全局的短路电流极值；输出多源配电网全局的短路电流极值和对应的短路故障发生点。本发明的提出有助于填充相关研究方法空白，确定多源配电网的边界条件，支撑新型电力系统的承载力计算、保护整定及设备选型等研究工作，将有助于提高其效率及准确度，减轻电网人员工作压力，助力构建新型电力系统。

说明书

技术领域

本发明涉及多源配电网的电流分析技术领域，尤其涉及基于CFO的多源配电网短路电流极值计算方法。

背景技术

相对于传统配电网，新型电力系统背景下的多源配电网短路电流极值点将难以确定，如何寻找多源配电网短路电流极值所在的位置及对应的短路电流极值将具有一定的困难。

当前，针对多源配电网的短路电流计算已开展了部分研究，主要集中在计及新能源的配电网各类型短路电流计算以及短路电流计算的软件平台开发等研究方向。然而，现有研究尚未针对多源配电网全局开展短路电流极值点的确定以及短路电流极值的计算，且缺乏高效率、高准确率和收敛性好的多源配电网短路电流极值问题的求解方法。目前亟需，一种方法来解决上述问题，因此本发明提出，一种基于CFO的多源配电网短路电流极值计算方法。

发明内容

本发明目的提供一种基于CFO的多源配电网短路电流极值计算方法，该发明实现了确定多源配电网的边界条件，支撑新型电力系统的承载力计算、保护整定及设备选型研究工作。其中CFO为Central Force Optimization译作中心引力优化，是一种新型的基于天体力学的多维搜索优化算法。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

S101、获取多源配电网节点信息、线路信息以及正常运行时的各节点电压数据；

S102、基于多源配电网节点信息、线路信息、各节点电压数据的参数，构建解空间；

S103、针对解空间中元素对应的故障点，确定戴维南等值电势和戴维南等效阻抗，计算三相短路电流作为中心引力优化的等效质量函数；

S104、利用中心引力优化求解多源配电网全局的短路电流极值；

S105、输出多源配电网全局的短路电流极值和对应的短路故障发生点。

进一步的，所述解空间的方程表达式为：

其中，Int为取整函数，取出元素x的整数部分x

进一步的，所述解空间的构建范围根据多源配电网的线路数量确定。

进一步的，所述确定戴维南等值电势的具体步骤为，由已知故障点所在线路为L

E

进一步的，所述确定戴维南等效阻抗的具体步骤为，计算出故障点同节点a、bZ

Z

Z

Z

进一步的，所述计算三相短路电流作为中心引力优化的等效质量函数的具体式子为：

式中，f(x)即为中心引力优化算法的等效质量函数。

进一步的，所述利用中心引力优化求解多源配电网全局的短路电流极值的具体步骤为：设定二维数组R(p,s)、A(p,s)和M(p,s)分别表示各探测器的位置、加速度和等效质量，二维数组R(p,s)、A(p,s)和M(p,s)首先进行初始化再进行迭代计算，迭代至设定的迭代次数完成；其中，p代表探测器的序号，s代表迭代循环的次数。

进一步的，所述二维数组R(p,s)、A(p,s)和M(p,s)的初始状态方程表示为：

A(p,0)＝0

M(p,0)＝f(R(p,0))

进一步的，所述二维数组R(p,s)、A(p,s)和M(p,s)的迭代步骤方程为：

M(p,s)＝f(R(p,s))

M

R

其中，N

进一步的，所述输出多源配电网全局的短路电流极值和对应的短路故障发生点，具体为根据上述计算方法得出M

本发明的有益效果：本发明提出了一种基于CFO的多源配电网短路电流极值计算方法，将有助于填充相关研究方法空白，确定多源配电网的边界条件，支撑新型电力系统的承载力计算、保护整定及设备选型等研究工作，同时，作为配电网规划与保护的重要一环，采用了高效率、高准确率、收敛性好的求解方法进行求解，将有助于提高其效率及准确度，减轻电网人员工作压力，助力构建新型电力系统。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为基于CFO的多源配电网短路电流极值计算方法的步骤示意图；

图2为故障点在线路内的模拟示意图；

图3为8个节点、7条线路的多源配电网的模拟图。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

实施例1

结合图1和图2来说明，基于CFO的多源配电网短路电流极值计算方法，包括以下步骤：

S101、获取多源配电网节点信息、线路信息以及正常运行时的各节点电压数据；

S102、基于多源配电网节点信息、线路信息、各节点电压数据的参数，构建解空间；

S103、针对解空间中元素对应的故障点，确定戴维南等值电势和戴维南等效阻抗，计算三相短路电流作为中心引力优化的等效质量函数；

S104、利用中心引力优化求解多源配电网全局的短路电流极值；

S105、输出多源配电网全局的短路电流极值和对应的短路故障发生点。

需说明的是：获取多源配电网节点信息、线路信息以及正常运行时的各节点电压，对于由n个节点、m条线路组成的多源配电网，各数据具体表示如下：

N

L

U

D

Z

针对多源配电网的m条线路，构建[0,m]的解空间，对于解空间中的元素x：

其中，Int为取整函数，取出元素x的整数部分x

由图2可以看出，W

对解空间进行求解，针对解空间中x对应的故障点，计算该故障点的三相短路电流f(x)，作为中心引力优化算法的等效质量函数，步骤如下：确定故障点的戴维南等值电势E

E

确定故障点的戴维南等效阻抗Z

将故障点视为配电网的第n+1个节点，根据故障点同节点a、b间的阻抗Z

Z

利用故障点的戴维南等值电势E

式中，f(x)即为中心引力优化算法的等效质量函数。

接着利用中心引力优化求解多源配电网全局的短路电流极值，步骤如下：设定二维数组R(p,s)、A(p,s)和M(p,s)分别表示各探测器的位置、加速度和等效质量，二维数组R(p,s)、A(p,s)和M(p,s)首先进行初始化再进行迭代计算，迭代至设定的迭代次数完成。其中，p代表探测器的序号，s代表迭代循环的次数。N

初始状态下，设置迭代循环次数s＝0，初始化各探测器的位置、加速度和等效质量；二维数组R(p,s)、A(p,s)和M(p,s)的初始状态方程表示为：

A(p,0)＝0

M(p,0)＝f(R(p,0))

待初始化完成后，设定N

根据各探测器的加速度A(p,s)更新位置R(p,s)：

对更新后的探测器位置进行检查，如果超出解空间范围，则进行如下修正：

更新各探测器的等效质量M(p,s)：

M(p,s)＝f(R(p,s))

计算本次循环后所有M(p,s)的最大值M

M

R

更新各探测器的加速度A(p,s)：

其中，G为常数(G>0)可由研究者自行设置。

Q(k,p)为阶跃函数，表达式如下：

最终得到的M

实施例2

结合图3来说明，本实施例中所出现的数值皆作为帮助理解本发明实现的功能，而不用于限制本发明。

图3为参考现实多源配电网做的模拟图具有8个节点、7条线路，根据实施例1的计算方法，将已知参数即为n＝8，m＝7代入，构建[0,7]的解空间；接着设定探测器数量N

以上仅为说明本发明的实施方式以及具体数值，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。