和聲算法在含DG配電網(wǎng)故障定位中的應(yīng)用

蘇鑫

（華北水利水電大學(xué) 河南省鄭州市 450000）

與以往的優(yōu)化算法對(duì)比，和聲算法具備操作起來簡(jiǎn)單，且容易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。在含分布式電源配電網(wǎng)的故障定位中有效應(yīng)用本文所述的算法，從而有效建立，可以應(yīng)用在不同分布式，電源投切的開關(guān)函數(shù)，并融合區(qū)域劃分的方式，有效減少可行解的維數(shù)，從根本上提高故障定位的速度。

1 和聲算法的概述

和聲算法(HarmonySearch, HS)來源于Improvisation by musicians之中，通過深入的研究及探索，有效取得了范圍之內(nèi)能夠達(dá)到最好的解，或僅次于范圍之內(nèi)能夠達(dá)到最好的解。本文所述的技術(shù)方法，可對(duì)存在的問題進(jìn)行完善和改進(jìn)，同時(shí)對(duì)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行嚴(yán)格把控，然后根據(jù)具體現(xiàn)狀的改變，有效放置與該記憶庫(kù)中，之后在HM中進(jìn)行搜尋和查找。最后有效評(píng)估搜索后的新解及HM的最差解，如果新解比HM的最差解理想，就可進(jìn)行更換，但是若沒有太大變化，就保持現(xiàn)狀。通過這樣的方式多次進(jìn)行，能有效滿足最后的條件即可停止。

2 具體運(yùn)用

2.1 編碼方式

在配電網(wǎng)中，如果將FTU監(jiān)測(cè)系統(tǒng)裝置在不同的開關(guān)上，并且線路有故障問題出現(xiàn)，但是FTU保持正常工作的狀態(tài)，就可對(duì)故障電壓及故障發(fā)生的具體時(shí)間進(jìn)行采集，并及時(shí)將開關(guān)的狀態(tài)信息進(jìn)行上傳。配電網(wǎng)中包括兩種電流、運(yùn)動(dòng)物體等所經(jīng)過的路線，其一為正常的，其二為存在故障的，對(duì)于此種問題的存在，二進(jìn)制編碼最為適用，繼而對(duì)線路的情況進(jìn)行表示，正常情況下Lt取0，故障情況下Lt取1。

2.2 開關(guān)函數(shù)

開關(guān)函數(shù)主要運(yùn)用于對(duì)開關(guān)及線路狀態(tài)函數(shù)的轉(zhuǎn)換，其將開關(guān)與線路之間的關(guān)系進(jìn)行了良好的反映。在單電源供電的配電網(wǎng)絡(luò)中，較為適用，而對(duì)于包含DG的配電網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于開關(guān)函數(shù)的運(yùn)用是非常不適合的。此外，DG的投切，會(huì)直接影響網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母淖儯虼碎_關(guān)函數(shù)也應(yīng)進(jìn)行有效的改變。針對(duì)于以上存在的現(xiàn)象，此文構(gòu)造了適合運(yùn)用，于不同分布式電源投切的開關(guān)函數(shù)：

在此公式中，I*J（S）是開關(guān)J所希望的開關(guān)函數(shù)，其值不是0就是1，基本不存在第三種情況。邏輯或者運(yùn)算為∏。下游路線J中，存在故障問題d的數(shù)值范圍就是SJd；而N1可將其有效的結(jié)合在一起。G是DG主要的連接紐帶，如果有DG接入的時(shí)候數(shù)值可取去，如果沒有接入就為0。上游路線J中，存在故障問題u的數(shù)值范圍就是SJu。而N2可將其有效的結(jié)合在一起。而∏所代表的就是邏輯以及運(yùn)算。

在公式中，如果將g的取值設(shè)為0的時(shí)候，就不存在分布式電源接入的配電網(wǎng)，這個(gè)時(shí)候適合運(yùn)用在單電源供電網(wǎng)絡(luò)。如果有分布式的電源接入到電網(wǎng)中，將g的取值設(shè)為1的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候的開關(guān)函數(shù)為I*J（S）=∏SJd-∏SJu，適合運(yùn)用在含DG的系統(tǒng)內(nèi)。因此，該公式的應(yīng)用范圍非常大，一方面可將其應(yīng)用在單電源的系統(tǒng)里，另一方面還可應(yīng)用在分布存在差異的開關(guān)函數(shù)中。

圖1

圖2

表1：GAHS及HS對(duì)電網(wǎng)單故障仿真統(tǒng)計(jì)表

表2：GAHS及HS對(duì)電網(wǎng)單故障仿真統(tǒng)計(jì)表

2.3 適應(yīng)度函數(shù)

適應(yīng)度函數(shù)具備構(gòu)造合理性至關(guān)重要，會(huì)直接影響到所存在問題的最優(yōu)解。所運(yùn)用的適應(yīng)度函數(shù)不一樣，其結(jié)果也有所不同?？梢哉f適應(yīng)度函數(shù)構(gòu)造越科學(xué)有效，那么所算出的最優(yōu)解與實(shí)際越接近，對(duì)于故障定位的準(zhǔn)確性也越高。對(duì)于配電網(wǎng)故障的定位問題，提出了以下適應(yīng)度函數(shù)：

公式中：在第個(gè)開關(guān)的地方，F(xiàn)TU存在的故障問題的主要顯示就是IJ，而良好的期望狀態(tài)就是I*J（S），此被稱之為開關(guān)函數(shù)。N所代表的的開關(guān)的總數(shù)量。其實(shí)該公式中有一定的問題存在，在配電網(wǎng)出現(xiàn)故障的時(shí)候，故障點(diǎn)到達(dá)電源線路都極有可能發(fā)生漏盤或者誤判的情況。

3 具體仿真實(shí)例研究

想要從根本上驗(yàn)算并證實(shí)算法的具體性質(zhì)和功能，按照實(shí)際實(shí)踐情況的差異，對(duì)存在的異常問題進(jìn)行了具體仿真實(shí)例研究。本文以圖1的五個(gè)較為繁雜的模型為例，進(jìn)行了具體仿真實(shí)例研究，并根據(jù)實(shí)際的規(guī)劃手段，有效降低其工作的復(fù)雜程度。

未對(duì)DG狀態(tài)進(jìn)行連接的過程中，其正面的方向，所指向的是最為關(guān)鍵電源的承載的重量。若將其連接，電源S的下級(jí)開關(guān)包含S1、2、3、9、10等；若上級(jí)的電源是DG1，其開關(guān)包含S11......S18，若上級(jí)的電源是DG2，其所包含的是S22、28、29、30；若上級(jí)的電源是DG3，其主要包含S25、26、27；若上級(jí)的電源是DG4，其所包含的開關(guān)為S19、20、21、23、24；若上級(jí)的電源是DG5，主要包含S4......S8。

3.1 比較完善前后該算法的性質(zhì)和功能

將K1單故障、K1及K2雙重故障作為實(shí)例進(jìn)行研究，對(duì)兩種方式進(jìn)行應(yīng)用。

進(jìn)而對(duì)單故障K1，以及雙故障K1及K2，持續(xù)讓其運(yùn)行，次數(shù)為一百次，從而分別進(jìn)行求解，從根本上高效尋找故障設(shè)備有故障部件多次進(jìn)行的次數(shù)，以及消耗時(shí)間，并計(jì)算出平均迭代次數(shù)及具體消耗時(shí)間。平均迭代次數(shù)及消耗時(shí)間的求解方式為，在任何工作完成運(yùn)行以后，在求出最為理想的計(jì)算結(jié)果后，并相關(guān)信息進(jìn)行全面有效的記錄，之后對(duì)100次的記錄結(jié)果進(jìn)行平均求值，從根本上高效尋找故障設(shè)備有故障部件多次進(jìn)行的次數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，GAHS及HS兩種算法，具有極高的準(zhǔn)確率，可達(dá)9成以上，具體數(shù)據(jù)如表1、表2所示。

通過表1及表2可了解到，GAHS中位數(shù)的重復(fù)反饋次數(shù)比HS要少，同時(shí)GAHS消耗時(shí)間的中位數(shù)比HS耗時(shí)間的中位值顯著要短，證明GAHS與HS較，其能更快的對(duì)最優(yōu)解進(jìn)行收斂，證明GAHS的搜索率更為理想。

3.2 信息畸變現(xiàn)狀下具體仿真實(shí)例研究

在現(xiàn)實(shí)中，開關(guān)FTU主要在室外進(jìn)行安裝和裝置，由于環(huán)境條件的不確定性，會(huì)對(duì)通信造成一定的威脅，進(jìn)而氧化了開關(guān)接觸點(diǎn)的表面，配電網(wǎng)柱上的FTU開關(guān)通常都會(huì)在戶外裝設(shè)，因?yàn)槭艿街車h(huán)境，以及天氣及通信的影響，導(dǎo)致輔助開關(guān)觸點(diǎn)的表面被氧化，進(jìn)而使得FTU上傳的信息出現(xiàn)畸變。對(duì)配電網(wǎng)故障定位可靠性及準(zhǔn)確性造成了非常嚴(yán)重的影響，所以此算法一定要具備極大的故障容許度。想要深入研究和分析該算法故障的容許度，將路線三所出現(xiàn)的K1故障作為研究實(shí)例，進(jìn)而具體研究其現(xiàn)存的信息數(shù)據(jù)，以及重位信息畸形變化的情況。

和聲算法評(píng)價(jià)函數(shù)的尋優(yōu)過程如圖2所示。

在經(jīng)有效和聲操作后，適應(yīng)度的最小值為2.5。這個(gè)時(shí)候相應(yīng)的最優(yōu)解編碼為1的線路編號(hào)仍舊是3，所以故障線路就是3，與之前設(shè)定的情況符合，所以和聲算法的定位具備極高的準(zhǔn)確性。

由此可知，運(yùn)用和聲算法對(duì)故障的地位進(jìn)行定位，即使是在故障過流信息發(fā)生畸變、丟失的不利條件下，和聲算法依然在準(zhǔn)確性方面有較高的水準(zhǔn)，證明此種算法也有非常高的容錯(cuò)性。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文先是介紹了和聲算法相關(guān)的基本概念，并概述了與傳統(tǒng)優(yōu)化算法比較和聲算法的優(yōu)勢(shì)，并創(chuàng)建了科學(xué)有效的開關(guān)模型，充分融合該算法以及分區(qū)的思想，

對(duì)在上傳的FTU信息正常及畸變確實(shí)下，產(chǎn)生的單一、或多故障問題，使用本文所述的分析方法對(duì)故障定位進(jìn)行分析，這種算法的使用具有較高的故障容許度及有效性，且定位速度比較快，促進(jìn)了含分布式電源配電網(wǎng)故障定位的智能化發(fā)展。