改進象群算法的配網混合線路故障定位測量的研究

余軍偉 董小順 孟龍 馬榕谷 袁霞 郝陽

摘 要：電力用戶遭受的停電事故95%以上是由配電網引起的，其中大部分是故障原因，而配電網網絡拓撲結構復雜、故障巡線困難，因此實現配電網故障的精確定位，提高電網工作人員的巡檢效率，減少故障停電恢復時間，對提高系統彈性和可靠性具有重要意義。現有的定位方法根據原理可分為阻抗法、故障分析法、人工智能法和行波法;根據所用檢測點數量可分為單端法、雙端法、以及三端法;根據所用特征量可以分為基于穩態量的方法和基于暫態量的方法。其中行波法利用故障電壓或電流的暫態量，可在電力電子器件控制系統作用前獲取原始的故障信息，且該方法基本不受配電網中性點接地方式、負載情況、故障類型和互感器飽和等因素的影響，定位速度快、精度高。單端法行波故障定位，所需行波檢測裝置少，不存在多端時間同步誤差，但配電網線路短、分支多，反射行波難以辨識，定位精度較低，甚至可能無法進行故障定位。

關鍵詞：象群算法;配電網;混合線路;

引言

在電網迅速發展的過程中，輸電線路在城市內部和海洋之間（通常是通過電纜）和外部（通過航空線路）供電方面發揮著至關重要的作用，從而確保了輸電線路的總體經濟性 而且，航空線和電纜的組合被廣泛使用。由于工作環境復雜，混合線更容易出現故障，在某些情況下，混合線可能會排放樹木，造成短路——接地電路，森林火災也可能導致航空線被燒毀，從而導致 電纜在操作過程中由于絕緣濕度或外部力量破壞而接地或斷開連接。

1改進象群優化算法

象群優化算法（Elephant Herding Optimization，EHO）作為一種較新的元啟發式算法，該算法機制靈活、求解高效，兼顧了全局搜索和局部搜索，且有著結構簡單、需設定的控制參數少、便于根據具體應用需求與其他方法相結合的特點，論文借用折射方向學習、柯西變異和自適應變螺旋搜尋策略來改進象群算法，改進之后提高了算法的收斂速度，很大程度上抑制了算法局部最優情況的發生，因此適合論文定位方法需求。

2故障電流波形特征

2.1單相金屬性接地

設置相位a單相金屬接地故障，故障距離為2公里，系統故障時相位為45，故障點和測量點的波形如圖1所示。系統電流從穩定狀態前的1.82kA迅速增加到11.2kA，圖1a顯示出故障后系統的過渡過程較為明顯，但規模較小。對比圖1a和1b，故障線波跨線傳播后電流波動性降低，測量點數據與故障點的碰撞過程減少，可見混合線故障線波的反射和損失對波形影響較大。

2.2故障定位算

LOF算法對數據的離散點有較高的敏感性，屬于無監督異常點檢測方法的一種。他的核心在于將選擇對象周圍的密度與對象領域周圍的密度進行對比，當配電線路正常運行時，各節點的LOF值大小在1左右;而當某饋線的分支線路出現故障，其離群點的LOF值會很大，因此根據LOF值的大小來判斷故障區段的位置。其定義如下：1）求取對象p與另一個對象o的之間的距離dist（p，o），其中對象p、o都屬于對象集D，對象p的k-距離記為distk（p），滿足：①在集合中存在至多k-1個對象o′∈D-{p}，且dist（p，o′）<dist（p，o）。②在集合中存在至少k個對象o′∈D-{p}，且dist（p，o′）<dist（p，o）。

3配網混合線路故障優化措施

3.1嚴格把關電纜接頭制作

電纜投運前，由監理人員履責管控，電纜接頭制作等現場作業關鍵環節務必到位，監督施工單位按正確工藝施工，并留存相關試驗報告、視頻、照片。提前敷設的電纜終端務必做好防潮防水措施，遇有濕度越限天氣，嚴禁制作電纜接頭。檢修作業開工前工作負責人核對電纜接頭制作人員是否有相應資質、電纜附件質量是否合格，不滿足條件不予開工。作業過程中嚴盯電纜接頭制作關鍵步驟，確保半導電層處理完善、斷口及主絕緣打磨細致，新制作的電纜中間接頭試驗合格。工作結束后做好信息追溯管理，將電纜標示牌寫明詳細的施工單位、施工人員、施工日期、電纜型號、長度、電纜附件廠家、電纜起點和終點，便于后期進行追溯考核。

3.2攜帶有助于巡線的儀器設備，盡快找到故障點

線路工人巡線往往靠目測桿塔、導線和絕緣子等是否完好，這樣對110kV以上線路故障，尤其瞬間故障、故障點導線損害輕微等情況很難察覺。這就需要配備望遠鏡、照相機和攝像機，通過調整焦距可以清晰地將線路情況錄播下來，放大錄像，可看到異常現象和導線損壞的具體情況。如有條件購買無人機，可近距離拍攝線路和可疑現象。

3.3壓實日常帶電檢測及線路運維

對配電線路開展周期性巡視及帶電檢測，對發生多點故障線路尤其重復跳閘線路、度夏度冬期間重載線路開展特巡，留存巡視記錄和帶電檢測記錄。實行故障責任追溯制，以線路巡視、帶電檢測記錄等資料為依據，在線路發生故障后，根據相關工作開展情況對故障考核區別對待，對巡視、檢查、消缺不到位造成故障的加重考核。

4結束語

隨著人們對電能的需求越來越大，對電能質量敏感的客戶也越來越多，如何降低配網混合線路故障率，提高配電網供電可靠性，對供電企業來說也愈加重要。以多端行波信息差異矩陣的“唯一性”為基礎，構建了故障定位優化模型，將故障定位問題轉換成優化求解問題，不需要預設行波波速，同時消除了不同線路類型波速差異的影響;大量仿真實驗表明在不同故障類型、初相角、過渡電阻、時間同步誤差、檢測誤差的情況下，本文所提方法均能實現較為準確的故障定位，具有可靠性高、魯棒性強的特點。

參考文獻

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