和聲算法在含DG配電網故障定位中的應用

蘇鑫

（華北水利水電大學 河南省鄭州市 450000）

與以往的優化算法對比，和聲算法具備操作起來簡單，且容易實現的優點。在含分布式電源配電網的故障定位中有效應用本文所述的算法，從而有效建立，可以應用在不同分布式，電源投切的開關函數，并融合區域劃分的方式，有效減少可行解的維數，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能夠達到最好的解，或僅次于范圍之內能夠達到最好的解。本文所述的技術方法，可對存在的問題進行完善和改進，同時對參數設置進行嚴格把控，然后根據具體現狀的改變，有效放置與該記憶庫中，之后在HM中進行搜尋和查找。最后有效評估搜索后的新解及HM的最差解，如果新解比HM的最差解理想，就可進行更換，但是若沒有太大變化，就保持現狀。通過這樣的方式多次進行，能有效滿足最后的條件即可停止。

2 具體運用

2.1 編碼方式

在配電網中，如果將FTU監測系統裝置在不同的開關上，并且線路有故障問題出現，但是FTU保持正常工作的狀態，就可對故障電壓及故障發生的具體時間進行采集，并及時將開關的狀態信息進行上傳。配電網中包括兩種電流、運動物體等所經過的路線，其一為正常的，其二為存在故障的，對于此種問題的存在，二進制編碼最為適用，繼而對線路的情況進行表示，正常情況下Lt取0，故障情況下Lt取1。

2.2 開關函數

開關函數主要運用于對開關及線路狀態函數的轉換，其將開關與線路之間的關系進行了良好的反映。在單電源供電的配電網絡中，較為適用，而對于包含DG的配電網絡，對于開關函數的運用是非常不適合的。此外，DG的投切，會直接影響網絡拓撲的改變，因此開關函數也應進行有效的改變。針對于以上存在的現象，此文構造了適合運用，于不同分布式電源投切的開關函數：

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

在公式中，如果將g的取值設為0的時候，就不存在分布式電源接入的配電網，這個時候適合運用在單電源供電網絡。如果有分布式的電源接入到電網中，將g的取值設為1的時候，這個時候的開關函數為I*J（S）=∏SJd-∏SJu，適合運用在含DG的系統內。因此，該公式的應用范圍非常大，一方面可將其應用在單電源的系統里，另一方面還可應用在分布存在差異的開關函數中。

圖1

圖2

表1：GAHS及HS對電網單故障仿真統計表

表2：GAHS及HS對電網單故障仿真統計表

2.3 適應度函數

適應度函數具備構造合理性至關重要，會直接影響到所存在問題的最優解。所運用的適應度函數不一樣，其結果也有所不同。可以說適應度函數構造越科學有效，那么所算出的最優解與實際越接近，對于故障定位的準確性也越高。對于配電網故障的定位問題，提出了以下適應度函數：

公式中：在第個開關的地方，FTU存在的故障問題的主要顯示就是IJ，而良好的期望狀態就是I*J（S），此被稱之為開關函數。N所代表的的開關的總數量。其實該公式中有一定的問題存在，在配電網出現故障的時候，故障點到達電源線路都極有可能發生漏盤或者誤判的情況。

3 具體仿真實例研究

想要從根本上驗算并證實算法的具體性質和功能，按照實際實踐情況的差異，對存在的異常問題進行了具體仿真實例研究。本文以圖1的五個較為繁雜的模型為例，進行了具體仿真實例研究，并根據實際的規劃手段，有效降低其工作的復雜程度。

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

3.1 比較完善前后該算法的性質和功能

將K1單故障、K1及K2雙重故障作為實例進行研究，對兩種方式進行應用。

進而對單故障K1，以及雙故障K1及K2，持續讓其運行，次數為一百次，從而分別進行求解，從根本上高效尋找故障設備有故障部件多次進行的次數，以及消耗時間，并計算出平均迭代次數及具體消耗時間。平均迭代次數及消耗時間的求解方式為，在任何工作完成運行以后，在求出最為理想的計算結果后，并相關信息進行全面有效的記錄，之后對100次的記錄結果進行平均求值，從根本上高效尋找故障設備有故障部件多次進行的次數。研究發現，GAHS及HS兩種算法，具有極高的準確率，可達9成以上，具體數據如表1、表2所示。

通過表1及表2可了解到，GAHS中位數的重復反饋次數比HS要少，同時GAHS消耗時間的中位數比HS耗時間的中位值顯著要短，證明GAHS與HS較，其能更快的對最優解進行收斂，證明GAHS的搜索率更為理想。

3.2 信息畸變現狀下具體仿真實例研究

在現實中，開關FTU主要在室外進行安裝和裝置，由于環境條件的不確定性，會對通信造成一定的威脅，進而氧化了開關接觸點的表面，配電網柱上的FTU開關通常都會在戶外裝設，因為受到周圍環境，以及天氣及通信的影響，導致輔助開關觸點的表面被氧化，進而使得FTU上傳的信息出現畸變。對配電網故障定位可靠性及準確性造成了非常嚴重的影響，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，將路線三所出現的K1故障作為研究實例，進而具體研究其現存的信息數據，以及重位信息畸形變化的情況。

和聲算法評價函數的尋優過程如圖2所示。

在經有效和聲操作后，適應度的最小值為2.5。這個時候相應的最優解編碼為1的線路編號仍舊是3，所以故障線路就是3，與之前設定的情況符合，所以和聲算法的定位具備極高的準確性。

由此可知，運用和聲算法對故障的地位進行定位，即使是在故障過流信息發生畸變、丟失的不利條件下，和聲算法依然在準確性方面有較高的水準，證明此種算法也有非常高的容錯性。

4 結束語

本文先是介紹了和聲算法相關的基本概念，并概述了與傳統優化算法比較和聲算法的優勢，并創建了科學有效的開關模型，充分融合該算法以及分區的思想，

對在上傳的FTU信息正常及畸變確實下，產生的單一、或多故障問題，使用本文所述的分析方法對故障定位進行分析，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，促進了含分布式電源配電網故障定位的智能化發展。