1.一种基于松弛优化的配电网故障区间高容错性故障定位方法,其特征在于,其步骤如下:
步骤一:根据配电网中自动化开关与因果设备的关系建立因果设备关联信息,根据因果设备关联信息采用加法运算建立开关函数的代数关系模型,依据数学误差测度理论建立开关函数与报警信息间的逼近关系模型;
步骤二、将步骤一中逼近关系模型中所有配电网故障二次逼近函数叠加得到配电网故障定位优化方法的目标函数,构建配电网故障定位的非线性整数规划模型;
步骤三、在非线性整数规划模型的目标函数中增加容错因子获得基于容错因子的配电网故障定位目标函数,量化容错因子的值,根据量化后的容错因子建立配电网故障定位的容错因子模型,基于数学集合表示方法将配电网故障定位的容错因子模型转化为连续域内配电网故障定位容错因子模型;
步骤四、在连续域内配电网故障定位容错因子模型中引入正的松弛因子得到可行域连续的二次凸优化问题,基于空间伸缩因子并采用非线性规划方法求解可行域连续的二次凸优化问题得到配电网故障定位容错因子模型的最优馈线状态值,从而辨识出馈线发生故障的区段。
2.根据权利要求1所述的基于松弛优化的配电网故障区间高容错性故障定位方法,其特征在于,所述步骤一中开关函数与报警信息间的逼近关系模型为:S11:根据配电网的拓扑结构和功率流流动方向,推断出每个自动化开关的因果设备,并通过 表示馈线B紧邻馈线A且功率流由A流向B,从而建立因果设备关联信息;
S12:建立馈线故障状态集X=[x(1) x(2) x(3) … x(n)],其中,x(1)~x(n)分别为馈线1~n的馈线状态信息;x(k)=0表示馈线状态为运行故障;x(k)=1表示馈线状态为运行正常;k=1,2,3…,n,n为馈线的总数;
S13:依据因果设备关联信息,采用加法运算进行开关函数建模,得到开关函数代数描述的数学解析模型I1(X),…,Ii(X),…,IN(X),其中,i=1,2,3…,N,Ii(X)为自动化开关设备i的开关函数,N为配电网自动化开关设备总数;
S14:依据数学误差测度理论,采用开关函数值和故障报警信息间差值的平方衡量其逼近程度:采用I*=[I1 … Ii … IN]表示电流报警信息集,I1~IN分别为自动化开关S1~SN耦合的监控设备上传的报警信息,且Ii=0表示控制主站没有接收到报警信息,Ii=1表示控制主站接收到报警信息;
S15:以馈线发生单一故障或多重故障为前提,开关函数与报警信息间二次逼近关系模型为:
其中,Bi(X)表示自动化开关设备i的开关函数与报警信息的逼近关系。
3.根据权利要求2所述的基于松弛优化的配电网故障区间高容错性故障定位方法,其特征在于,所述步骤二中构建配电网故障定位的非线性整数规划模型的方法为:当辨识出馈线故障区段时,期望所有开关函数I1(X)~IN(X)确定的假定故障过电流信息应和故障报警信息间的最小,采用总体偏差最小化进行衡量:依据统计学中整体偏差的度量方法,采用开关函数值和故障报警信息间残差平方和最小化衡量整体逼近程度,将所有配电网故障二次逼近函数叠加得到配电网故障定位优化方法的目标函数f(X),加上馈线状态的0/1取值限制,构成了配电网故障定位的非线性整数规划模型为:
4.根据权利要求1所述的基于松弛优化的配电网故障区间高容错性故障定位方法,其特征在于,所述步骤二中非线性整数规划模型从本质上并没做到开关函数Ii(X)与电流报警信息I*间的最佳逼近,从而导致优化结果中目标函数最优值所对应的馈线状态集并非唯一,即存在一值多解问题,而真正故障的馈线状态对应的目标函数值并非最小值,非线性整数规划模型具有不完备性;若性质相同,直接通过权重系数加权和法将多目标问题转化为单目标问题进行优化求解,通过改变权重系数大小,改变最优目标函数值的大小,实现目标函数最优值和馈线状态集的单值对应关系。
5.根据权利要求4所述的基于松弛优化的配电网故障区间高容错性故障定位方法,其特征在于,所述开关函数与报警信息间二次逼近关系模型具有相同性质的多个并列优化目标,借鉴多目标优化问题的权重系数法,通过权重系数确定,实现真正故障的馈线状态对应目标函数值的移动,使其目标函数值为唯一最小值,则基于容错因子的配电网故障定位通用目标函数数学模型为:其中,权重系数向量ω=[ω1ω2,…,ωN]为容错因子,T为向量的转置,x(1)~x(n)分别为馈线1~n的馈线状态信息,B(X)为开关函数与报警信息的逼近关系,Ii(X)为自动化开关设备i的开关函数,Ii为自动化开关设备i的电流报警信息,i=1,2,3…,N,N为配电网自动化开关设备总数, 为融入容错因子后的目标函数。
6.根据权利要求1或5所述的基于松弛优化的配电网故障区间高容错性故障定位方法,其特征在于,所述步骤三中容错因子的量化方法为:(1)对于下游无耦合节点的馈线所对应逼近关系函数的权重系数为1;
(2)对于下游含耦合节点的馈线所对应逼近关系函数的权重系数,依据关联的最大故障馈线条数和单一最优目标函数值对应的不等式关系确定,即权重系数为: 其中,mi表示与第i个逼近关系函数关联的最大故障馈线条数。
7.根据权利要求6所述的基于松弛优化的配电网故障区间高容错性故障定位方法,其特征在于,所述配电网故障定位的容错因子模型为:依据相同馈线故障状态互斥性可知,馈线状态信息的值不能同时为0或1,基于数学集合表示方法,馈线状态0/1取值约束等价于:将馈线状态0/1取值约束融合于即配电网故障定位的容错因子模型构成完全等价的连续域内配电网故障定位容错因子模型为:其中,X为馈线故障状态集,x(k)为馈线k的馈线状态信息,权重系数向量ω=[ω1ω2,…,ωN]为容错因子,T为向量的转置, 为融入容错因子后的目标函数,B(X)为开关函数与报警信息的逼近关系,Ii(X)为自动化开关设备i的开关函数,Ii为自动化开关设备i的电流报警信息,i=1,2,3…,N,N为配电网自动化开关设备总数。
8.根据权利要求1或7所述的基于松弛优化的配电网故障区间高容错性故障定位方法,其特征在于,所述步骤四连续域内配电网故障定位容错因子模型的目标函数为凸二次函数,依据数学最优化理论,若给定一合理的初始点,仍然能稳定的找到其最优解;依据最优化松弛方法,通过在连续域内配电网故障定位容错因子模型引入正的松弛因子ξ≥1,将其松弛为可行域连续的二次凸优化问题,其数学模型为:其中,X为馈线故障状态集,x(k)为馈线k的馈线状态信息,权重系数向量ω=[ω1ω2,…,ωN]为容错因子,T为向量的转置,B(X)为开关函数与报警信息的逼近关系,Ii(X)为自动化开关设备i的开关函数,Ii为自动化开关设备i的电流报警信息,i=1,2,3…,N,N为配电网自动化开关设备总数, 为融入容错因子后的目标函数;因松弛因子ξ>0,可行域连续的二次凸优化问题满足非线性约束规范,直接采用非线性规划方法决策求解。
9.根据权利要求8所述的基于松弛优化的配电网故障区间高容错性故障定位方法,其特征在于,当配电网发生故障时,所述步骤四中配电网故障定位容错因子模型的基于空间伸缩因子的松弛优化方法的求解步骤为:(1)初始化松弛因子ξ≥1、空间伸缩因子η,随机产生馈线故障状态集0≤X≤1的初始解集X,设置算法允许误差ζ;
(2)直接利用非线性规划对可行域连续的二次凸优化问题进行决策求解,得到当前松弛因子ξ时的配电网故障定位容错因子模型的最优解X*;
(3)若松弛因子ξ>ζ,则ξ=ηξ,X=X*转入步骤(2),若松弛因子ξ≤ζ,算法收敛,从而辨识出馈线故障区段。