智能算法的配电网馈线故障处理【字数：13721】
摘 要本文以配电网的故障恢复为研究内容。配电网经常面临各种故障，可能导致局部区域的供电中断，从而造成安全威胁和经济损失。对故障后的配电网及时进行恢复和处理，可以有效减少故障的影响，保证供电的可靠与安全。因此，对指导配电网故障恢复的相关算法进行研究，具有很高的价值。本文基于配电网故障恢复的基本原理，建立了考虑负荷损失量、开关操作次数和网损经济性的多目标配电网故障恢复模型，并采用粒子群算法进行求解，借助前推回代潮流计算进行相关约束的判断与目标值的计算。通过IEEE33节点标准系统模型，用matlab仿真软件编写程序，对本文所采用的配电网故障恢复模型和方法进行验证，结果表明，其可以有效的获得故障之后的最优解决方案，使配电网恢复平稳运行，减少不必要的经济损失。
Key Words: Distribution network；fault recovery；particle swarm optimization；back/forward 目录
1. 绪论1
1.1 研究背景与意义1
1.2 研究现状及重点问题1
1.2.1 研究现状2
1.2.2 故障恢复算法的缺点2
1.2.3 故障恢复未来的发展方向3
1.2.4 需要继续探究的问题3
1.3 本论文的主要研究工作3
2. 智能算法—粒子群算法5
2.1 粒子群算法的原理5
2.2 粒子群算法的发展6
2.3 算法的基本流程6
2.4 本章小结7
3. 配电网前推回代潮流计算8
3.1 配电网的特点及算法要求8
3.1.1 配电网的典型特征8
3.1.2 潮流计算的要求8
3.2 潮流计算的概述及其意义8
3.3 前推回代的基本原理9
3.4 本章小结13
4. 配电网故障恢复14
4.1 故障恢复的意义14
4.2 配电网故障恢复模型14
4.2.1 配电网故障恢复的多目标函数14
4.2.2 配电网故障恢复约束条件15
4.3 本章小结16
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
/> 5. 算例分析17
5.1 IEEE33节点系统17
5.2 故障后的恢复程序18
5.3 本章小结19
6. 总结与展望20
6.1 本文总结20
6.2 展望21
参考文献22
致谢23
附录124
附录227
绪论
1.1 研究背景与意义
目前，鉴于电能的多种优点，如电能非常容易制造、易传输、可以通过配电系统进行输送以及能够通过配变电系统进行转换等，使电能成为我国能源使用及供给动力的第一梯队，同时由于这些优点，无论是在生活中还是在大型的生产活动中，电能都拥有着一席之地。所以对于电网系统的保护及相关的研究会变得相当重要。
同时，随着电能的广泛应用，其使用的安全可靠性也成为大家关心的问题。当电能从发电厂经过送变电线路的传输，进入配电网输送给用户电能的这一系列流程，哪怕只出现一点差错，也会使配电网整体的稳定性变差，同时会使电力用户使用环境变差，更甚至于使国民经济受损。同时由于一系列的原因导致我国的电力研究方向从原来的关注输送电技术到现在的关注供电技术以及给相关的配电网系统安全可靠运行大量的重视，主要有以下几点:配电网的结构相比较原来变得更加复杂；城市配电网系统电路错综复杂，但如果突发故障将会造成不可忽视的损失；我国人民的生活水平的提高，导致他们越来越重视配电网系统的安全可靠运行。
同时我国的电网技术的表现形式正在向智能电网的方向发展。它最明显的特征就是它拥有着完整的自我修复系统，这意味着可以大大减少网格故障对于广大用户的影响，同时其也可以很好的协助许多分布式电源介入。而用户分配网络的存在，其自我修复效果的强度直接关系到用户的电源质量。配电网故障恢复是智能配电网自愈功能的重要的组成部分，故障恢复方法的研究具有很重要的意义[1]。
1.2 研究现状及重点问题
1.2.1 研究现状
当前，用以实现配电网故障恢复的主流方法分为四类，它们主要算法类型的优缺点如下：
使用数学优化的方法来恢复配电网的故障。数学优化形式的适用范围：其适用于处理小恢复问题的情况下，但这个问题不是太复杂，如果故障模型是有解的，那么一般可以通过目标函数来找出故障恢复的最佳步骤。但随之而来有几个难以解决的问题：电力恢复的相关问题；计算模型求解的步骤中隐含着一些问题，由于计算量太大，导致计算时间过长；突出表现也存在一些问题，例如缺乏实时表现。
2）选择使用启发式搜索算法作为故障恢复算法。选用启发式算法主要会有以下几个优点：如实时性能很强，搜索空间会缩小，可以在一定时间内获得故障的解决方案;同时其通用性强，它具有广泛的应用范围，适用于辐射型结构的所有分布网络;选用启发式算法的缺点：由于系统初始状态会影响搜索空间，导致算法的稳定性差;同时当采用启发式规则来进行故障恢复时，算法的最优解不好获得，会导致计算的效率降低;不仅如此，使用启发式搜索来处理配电网故障恢复问题会受到搜索空间很大的限制。
3）使用专家系统下的算法进行配电网故障恢复。其进行配电网故障恢复的主要优点：它有很强的实时性，可以为大系统网络和多故障环境下发生的故障给出相应的解决方案。它进行配电网故障恢复的主要缺点：在其知识库建立时，需要花费很长的时间，同时需要的成本较高。而且它需要在定期完善知识库，防止专家经验不够与时俱进，无法完整而全面的解决问题。
4）结合模糊理论来进行特殊模型的求解。例如模型求解的过程中可能会出现一些不符合模型要求的问题，这个时候我们就需要借助于那些由专家知识组成的规则库来进行模型的求解。但是由于存在一些缺点，如知识规则库处在初始阶段，需要与时俱进；故障的恢复信息也具有一定的不确定性，同时缺乏理论基础去判断如何选择领域，还有参数的设置也不确定，导致它没有被广泛应用。
1.2.2 故障恢复算法的缺点
1）配电网经管渐渐表现为配电经管系统形式[2]，配电网经管主要包括网络结构的分析、将故障点的负荷进行隔离、故障点周围负荷状态的预估及恢复等方面，同时将故障点的负荷进行隔离的时间会直接影响故障恢复进行的快慢。不仅如此，我们还需要我们仔细研究初期工作才能顺利的开展故障恢复的活动。
2）配电网故障恢复算法有以下特征：约束条件较多、目标比较复杂等。通过这些特点我们才能够更加准确的确立一个障恢复问题的完整数学模型，同样这是我们解决故障恢复问题的一个重要的步骤。同时根据配电网故障恢复模型实际的运行情况来分析，建立符合相应的现实的数学模型，来更好的解决配电网故障恢复问题[3]。
Key Words: Distribution network；fault recovery；particle swarm optimization；back/forward 目录
1. 绪论1
1.1 研究背景与意义1
1.2 研究现状及重点问题1
1.2.1 研究现状2
1.2.2 故障恢复算法的缺点2
1.2.3 故障恢复未来的发展方向3
1.2.4 需要继续探究的问题3
1.3 本论文的主要研究工作3
2. 智能算法—粒子群算法5
2.1 粒子群算法的原理5
2.2 粒子群算法的发展6
2.3 算法的基本流程6
2.4 本章小结7
3. 配电网前推回代潮流计算8
3.1 配电网的特点及算法要求8
3.1.1 配电网的典型特征8
3.1.2 潮流计算的要求8
3.2 潮流计算的概述及其意义8
3.3 前推回代的基本原理9
3.4 本章小结13
4. 配电网故障恢复14
4.1 故障恢复的意义14
4.2 配电网故障恢复模型14
4.2.1 配电网故障恢复的多目标函数14
4.2.2 配电网故障恢复约束条件15
4.3 本章小结16
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
/> 5. 算例分析17
5.1 IEEE33节点系统17
5.2 故障后的恢复程序18
5.3 本章小结19
6. 总结与展望20
6.1 本文总结20
6.2 展望21
参考文献22
致谢23
附录124
附录227
绪论
1.1 研究背景与意义
目前，鉴于电能的多种优点，如电能非常容易制造、易传输、可以通过配电系统进行输送以及能够通过配变电系统进行转换等，使电能成为我国能源使用及供给动力的第一梯队，同时由于这些优点，无论是在生活中还是在大型的生产活动中，电能都拥有着一席之地。所以对于电网系统的保护及相关的研究会变得相当重要。
同时，随着电能的广泛应用，其使用的安全可靠性也成为大家关心的问题。当电能从发电厂经过送变电线路的传输，进入配电网输送给用户电能的这一系列流程，哪怕只出现一点差错，也会使配电网整体的稳定性变差，同时会使电力用户使用环境变差，更甚至于使国民经济受损。同时由于一系列的原因导致我国的电力研究方向从原来的关注输送电技术到现在的关注供电技术以及给相关的配电网系统安全可靠运行大量的重视，主要有以下几点:配电网的结构相比较原来变得更加复杂；城市配电网系统电路错综复杂，但如果突发故障将会造成不可忽视的损失；我国人民的生活水平的提高，导致他们越来越重视配电网系统的安全可靠运行。
同时我国的电网技术的表现形式正在向智能电网的方向发展。它最明显的特征就是它拥有着完整的自我修复系统，这意味着可以大大减少网格故障对于广大用户的影响，同时其也可以很好的协助许多分布式电源介入。而用户分配网络的存在，其自我修复效果的强度直接关系到用户的电源质量。配电网故障恢复是智能配电网自愈功能的重要的组成部分，故障恢复方法的研究具有很重要的意义[1]。
1.2 研究现状及重点问题
1.2.1 研究现状
当前，用以实现配电网故障恢复的主流方法分为四类，它们主要算法类型的优缺点如下：
使用数学优化的方法来恢复配电网的故障。数学优化形式的适用范围：其适用于处理小恢复问题的情况下，但这个问题不是太复杂，如果故障模型是有解的，那么一般可以通过目标函数来找出故障恢复的最佳步骤。但随之而来有几个难以解决的问题：电力恢复的相关问题；计算模型求解的步骤中隐含着一些问题，由于计算量太大，导致计算时间过长；突出表现也存在一些问题，例如缺乏实时表现。
2）选择使用启发式搜索算法作为故障恢复算法。选用启发式算法主要会有以下几个优点：如实时性能很强，搜索空间会缩小，可以在一定时间内获得故障的解决方案;同时其通用性强，它具有广泛的应用范围，适用于辐射型结构的所有分布网络;选用启发式算法的缺点：由于系统初始状态会影响搜索空间，导致算法的稳定性差;同时当采用启发式规则来进行故障恢复时，算法的最优解不好获得，会导致计算的效率降低;不仅如此，使用启发式搜索来处理配电网故障恢复问题会受到搜索空间很大的限制。
3）使用专家系统下的算法进行配电网故障恢复。其进行配电网故障恢复的主要优点：它有很强的实时性，可以为大系统网络和多故障环境下发生的故障给出相应的解决方案。它进行配电网故障恢复的主要缺点：在其知识库建立时，需要花费很长的时间，同时需要的成本较高。而且它需要在定期完善知识库，防止专家经验不够与时俱进，无法完整而全面的解决问题。
4）结合模糊理论来进行特殊模型的求解。例如模型求解的过程中可能会出现一些不符合模型要求的问题，这个时候我们就需要借助于那些由专家知识组成的规则库来进行模型的求解。但是由于存在一些缺点，如知识规则库处在初始阶段，需要与时俱进；故障的恢复信息也具有一定的不确定性，同时缺乏理论基础去判断如何选择领域，还有参数的设置也不确定，导致它没有被广泛应用。
1.2.2 故障恢复算法的缺点
1）配电网经管渐渐表现为配电经管系统形式[2]，配电网经管主要包括网络结构的分析、将故障点的负荷进行隔离、故障点周围负荷状态的预估及恢复等方面，同时将故障点的负荷进行隔离的时间会直接影响故障恢复进行的快慢。不仅如此，我们还需要我们仔细研究初期工作才能顺利的开展故障恢复的活动。
2）配电网故障恢复算法有以下特征：约束条件较多、目标比较复杂等。通过这些特点我们才能够更加准确的确立一个障恢复问题的完整数学模型，同样这是我们解决故障恢复问题的一个重要的步骤。同时根据配电网故障恢复模型实际的运行情况来分析，建立符合相应的现实的数学模型，来更好的解决配电网故障恢复问题[3]。
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