一種基于蟻群算法配網故障定位的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及配電網故障定位領域，特別涉及一種基于蟻群算法配網故障定位的方 法。
【背景技術】
[0002] 配電網故障定位系統是一個實時在線的處理系統，所有的故障信息大多來自于戶 外的FTU通信裝置，其工作環境惡劣、溫差變化范圍大，而且大多裝在電力線柱上或配電柜 內，要承受高電壓、電流、雷電等干擾因素；配電網的通信點多且分散，很難采用同一種通信 方式解決問題，在實際應用中，一般都采用混合的通訊方式，再加之開關節點松動、FTU本身 的誤判等因素的存在，配電網故障信息受干擾或丟失的可能性必然存在。對于配電網故障 定位矩陣算法，當各FTU的上傳信息有誤時往往會出現誤判，導致事故范圍擴大，停電時間 延長，直接降低了供電可靠性。因此研究一種具有較強容錯性的算法是配電網故障定位研 究中迫切需要解決的問題。
[0003] 由于適用于配電網故障定位的尋優算法應具備較高的容錯性，導致計算量會比直 接算法大，在速度上要慢于矩陣算法，開發出速度較快且容錯能力強的尋優算法具有重要 價值。在現有數學算法中，蟻群算法具有較強的魯棒性，尋優路徑依賴于螞蟻釋放的信息素 的多少，擁有較強的容錯能力，并且還富于貪婪啟發式搜索等特點，適用于求解配電網故障 定位這樣的組合優化問題。這樣能夠有效的求解出配電網中各設備狀態的最佳組合，使之 與FTU上傳的故障信息最吻合。
【發明內容】
[0004] 鑒于此，本發明的目的是提供一種輔助故障定位系統。
[0005] 本發明的目的是通過以下技術方案實現的。
[0006] -種基于蟻群算法配網故障定位的方法，本發明特征是，包括以下步驟：
[0007] Sl?構造評價函數；
[0008] 配網故障定位構造評價函數是評價解的性能的依據，性能好的表示所選"路徑短 "這一原理，找出一個假設，最能解釋所有上傳的RTU或者FTU信息，，即找出一個假設使其 所對應的FTU或者RTU的信息與實際上傳信息偏差最小，即是診斷配電網中發生故障的設 備，構造如下評價函數：
[0010] 其中，Flt(Sb)為每個解所對應的適應度；Sb為配電網中各設備的狀態值（1是設備 的故障狀態，〇是設備的正常狀態）；N為配電網中饋線的數量；I j是配電網中各分段開關處 的電流越限信號（有故障電流時為1，否則為〇) ;5(&)為配網中各測控點的期望狀態，它 是各饋線區間狀態的函數，由實時的網絡拓撲分析結果確定，有故障過電流時為1，無故障 過電流時為O ;W為權系數（取值O~I);根據構造的評價函數求取故障回路中各開關的適 應度值，最小的即為故障點；
[0011] 本發明的重點在于利用評價函數的原理構造診斷配電網中各設備的狀態評價函 數，可用于單點故障直接定位；
[0012] S2.采樣蟻群算法進行故障定位；
[0013] 本文采用蟻群算法對配電網故障定位問題進行求解。在實際配電網的故障中，根 據配電網故障個數，可以分為單點故障類型和多點故障類型。單點故障發生的概率遠遠大 于多點故障的概率，且多點故障中3個以上的元件（設備）同時發生故障的概率非常低；
[0014] 1)在診斷單點故障類型時，為了提高計算速度，本文不采用蟻群算法，而采用遍歷 的方法，對配電網故障情況下的評價函數值依次求解；
[0015] 2)在診斷多點故障類型時，考慮到兩點同時故障的概率大于三點同時故障發生的 概率，首先對兩點故障進行尋優計算，其次才是三點故障進行尋優計算；假設配電網中發生 兩點故障時，采用蟻群算法求出評價函數的最小值和假定條件下的故障點；假定發生三點 故障時，同理；
[0016] 3)最后對上述三種情況的評價函數值進行比較，其中評價函數值最小的假定情況 成立，該評價函數值對應的設備狀態組合即為全局最優解；
[0017] 因此，針對兩點故障的蟻群算法計算步驟如下：
[0018] ①輪盤賭
[0019] 當迭代到t次時，根據各設備狀態"1"上的信息素量，分配各自對應的數值區間， 然后根據所有設備狀態" 1"上的信息素量的和，產生一個大于〇且小于該和值的隨機數，隨 機數落在的數值區間對應的設備狀態"1"被選中；假設的故障為兩點故障時，需選出兩個 狀態為"1"的設備，其余設備的狀態均設為"〇"，這樣就產生了一個可能解；假設的故障為 三點故障時，同理；
[0020] ②計算評價函數值
[0021] 根據輪盤法產生的設備0-1狀態SB，采用配電網故障定位測控點的期望狀態計算 方法得到I*(SB)，計算出所有螞蟻i(i = 1，2,…，m)的配電網的評價函數值F(i);
[0022] ③信息素的釋放
[0023] 當迭代到t次時，根據所有螞蟻的評價函數值F的大小，在每個可能解對應的各設 備狀態上釋放信息素。釋放信息素的量為：
[0025] ④信息素的揮發
[0026] 當迭代到t次時，所有螞蟻完成循環后，t次循環后的信息素量根據以下公式進行 調整
[0027] T(t+1) =P?T(t) + AT⑴
[0028] ⑤收斂判據
[0029] 當迭代到t次后，對各設備狀態上的信息素強度進行比較；若假定故障為兩點故 障，當有兩個設備狀態" 1"上的信息素強度滿足
[0030] >10' ￥/
[0031] 式中，i表示兩個設備狀態為"1"的編號，j表示其余設備狀態為"0"的編號；
[0032] 當滿足式（12)時，兩個設備狀態為"1"的信息素遠遠超過其它設備狀態為"0"的 信息素時，判斷為這兩個設備是故障設備，否則繼續迭代。假定故障為三點故障時，同理。
[0033] 本發明的有益效果是，蟻群算法是一種通用仿生算法，該算法來自于對蟻群群體 行為的研究。它本質上是一種基于群體的多代理算法，同時也是一種模仿螞蟻工作方式的 新的啟發式算法。利用蟻群算法進行故障定位時，評價函數是評價解的性能的依據，性能好 的表示所選"路徑短"；而診斷配電網中發生故障的設備也就是找出一個假設，最能解釋所 有上傳的RTU或者FTU信息，即找出一個假設使其所對應的FTU或者RTU的信息與實際上 傳信息偏差最小，實現配電網的故障定位。本方法獲取FTU信息，建立一套科學系統的分析 方法對故障點進行定位，并得到準確的配電網故障為位置，改變了以往人工巡線的粗糙判 斷方法。
【附圖說明】
[0034] 為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進 一步的詳細描述，其中：
[0035] 圖1為配電網故障定位的基本計算流程；
[0036] 圖2為點故障采用的蟻群算法的計算流程。
【具體實施方式】
[0037] 以下將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述；應當理解，優選實施例 僅為了說明本發明，而不是為了限制本發明的保護范圍。
[0038] 見圖1，圖2,基于蟻群算法配網故障定位的方法，包括以下步驟：
[0039] Sl?構造評價函數；
[0040] 配網故障定位構造評價函數是評價解的性能的依據，性能好的表示所選"路徑短 "這一原理，找出一個假設，最能解釋所有上傳的RTU或者FTU信息，，即找出一個假設使其 所對應的FTU或者RTU的信息與實際上傳信息偏差最小，即是診斷配電網中發生故障的設 備，構造如下評價函數：
[0042] 其中，Flt(Sb)為每個解所對應的適應度；Sb為配電網中各設備的狀態值（1是設備 的故障狀態，〇是設備的正常狀態）；N為配電網中饋線的數量；I j