一种基于遗传算法的750kV变电站故障恢复方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统运行控制技术领域，具体讲涉及一种基于遗传算法的75〇kv 变电站故障恢复方法。 技术背景
[0002] 西北750kV联网工程，是西北电网发展史上工程规模最大、电压等级最高、线路最 长和最为复杂的一项超高压输变电工程，是西北地区的水火风电外送的大通道。750kV变电 站作为750kV电网联系枢纽，其安全连续稳定运行直接影响了整个750kV电网的供电质量。
[0003] 目前，变电站故障恢复研究主要有以下几种，运用专家系统来自动生成故障恢复 时的开关操作表，但该方法处理约束条件比较困难，且无法保证找到全局最优方案。运用 Petri网进行变电站故障恢复时，该方法与网络的结构关系紧密，一旦网络结构发生变化算 法必须重新修改。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题本发明提供一种基于遗传算法的750kV变电站故障恢复方法，适用 于求解多故障的变电站故障恢复供电。当变电站发生故障时，有效地避免了由于运行人员 经验不足、心理紧张造成事故误判断、误处理，引起变电站事故的进一步扩大的问题。
[0005] 为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是： 一种基于遗传算法的750kV变电站故障恢复方法，通过750kV变电站故障失电区域搜索 并运用遗传算法寻求一系列开关动作组合，最终完成非故障停电区最优供电路径选择。
[0006] 所述恢复方法具体制定如下： 步骤1:建立变电站主接线拓扑图的邻接矩阵，存储非故障运行时变电站网络连接状 态； 步骤2:根据变电站故障类型，生成故障信息矩阵，结合变电站主接线邻接矩阵与故障 信息矩阵，生成故障判别矩阵； 步骤3:采用广度优先搜索法搜索故障判别矩阵，寻找受故障区域影响的非故障停电 区； 步骤4:根据变电站一次设备电气状态，生成操作代价矩阵，结合变电站故障判别矩阵 与操作代价矩阵，生成变电站故障恢复矩阵； 步骤5:运用遗传算法寻求最优故障恢复开关组合，实现变电站故障恢复。
[0007] 所述步骤5中运用遗传算法寻求最优故障恢复开关组合的具体方法是： 步骤501:选取二进制编码方式对750kV变电站主接线图中的各个断路器进行编码； 步骤502:随机产生一定数目的个体组成种群，种群的规模就是指种群中的个体数目； 步骤503:建立适应度函数，并对个体的适应度进行计算，适应度函数如下：
其中，Wi为第i个断路器的操作代价； Ui为其运行状态； η为断路器个数； kl、k2为罚系数。
[0008]步骤504:根据群体中每个个体的适应度的概率，运用轮盘赌方法从群体中的个体 进行优胜劣汰操作，适应度高的个体被遗传到下一代群体中的概率大，适应度低的个体被 遗传到下一代群体中的概率小； 步骤505:两个相互配对的个体运用单点交叉，在个体编码串中依据概率Pc设置一个交 叉点，然后在该点相互交换两个配对个体的部分基因，从而形成两个新的个体； 步骤506:对个体编码串以概率Pm执行基本变异，制定某一位或某几位基因作变异运 算，形成新候选个体； 步骤507:选择出最优的个体进行解码操作。
[0009]遗传算法是一类自适应的随机优化技术，通过模拟生物进化和遗传变异来求得大 规模组合优化问题的全局或者局部最优解。遗传算法在求解组合优化问题时呈现良好的性 能，并具有能够较好地处理非线性、非连续问题的特点，没有传统算法中复杂的数学过程， 因此适应能力强，容易应付可能出现变化的约束条件和目标。本发明基于遗传算法的750kV 变电站故障恢复方法作为750kV电网自愈的一项重要功能，目的是快速地最大限度地恢复 停电负荷，同时满足操作代价小、可靠性高等目标。变电站故障恢复是一个多目标、多约束、 非线性的优化问题，最终得到的是一系列开关动作组合，力图在最短的时间内获得最优解， 提高750kV电网安全稳定运行的能力。
[0010] 本发明提出的这种智能型的变电站故障处理方案，当变电站发生大面积断电时， 辅助工作人员快速恢复变电站失电区域供电。有效地降低由不确定故障所带来的损失，减 少电力系统运行成本和维护成本，提高了变电站运行系统的可靠性与安全性，获得更大的 经济效益和社会效益。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明流程图； 图2是某750kV变电站进出线连接图； 图3为本发明遗传优化算法流程图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图，对本发明及其有益效果作详细说明。
[0013] 图1是本发明提供的750kV变电站故障处理恢复流程图。如图1所示，本发明主要包 括快速分离故障点、寻求最优开关操作序列进行非故障停电区供电恢复。
[0014] 下面以某750kV变电站进出线连接图（图2)为例详细说明上述750kV变电站故障失 电区的搜索方法： 分析750kV变电站拓扑结构，其主接线采用3/2完整接线与3/2不完整接线，由750kV、 330kV和66kV三个电压等级构成，对750kV变电站主接线形式进行分析，建立变电站主接线 拓扑图的邻接矩阵，存储非故障运行时变电站网络连接状态。如图2所示，某750kV变电站进 出线连接图，其邻接矩阵D为：
当变电站故障发生时，如图2中的750kV变电站线路1(XL1)发生故障时，建立故障信息 矩阵G:
采用广度优先搜索法搜索故障判别矩阵P，找出和其最邻近的可操作元件(如刀闸、开 关等）以及受故障区域影响的非故障停电区。
[0015] 运用遗传算法寻求最优故障恢复开关组合，实现变电站故障恢复。
[0016] 根据750kV变电站倒闸操作运行规范，为了提高供电可靠性，对其进行非故障区域 恢复时，应尽量保持3/2完整接线形式运行； 依据电力生产过程中的规定，对变电站一次设备电气状态进行划分： 运行状态:指设备的开关及刀闸都在合上位置，接地开关在断开位置，将电源至受电端 的电路接通； 热备用状态:指设备的开关及接地开关在断开位置，而刀闸仍在合上位置； 冷备用状态:指设备的开关、刀闸及接地开关都在断开状态，该设备各侧无保护措施情 况下，且有明显的断开点； 检修状态:指设备的开关及刀闸都在断开位置，接地开关在合上位置，该设备各侧有保 护措施情况下，且有明显的断开点。
[0017]根据变电站一次设备电气状态划分，设置一次设备操作代价值，建立操作代价矩 阵W，如图2中的750kV变电站线路1(XL1)发生故障时，操作代价矩阵W为：
如图3所示，运用遗传算法求解最优开关操作组合，实现操作代价小，可靠性高等故障 恢复目标，其具体步骤如下 步骤501:选取二进制编码方式对750kV变电站主接线图中的各个断路器进行编码； 步骤502:随机产生一定数目的个体组成种群，种群的规模就是指种群中的个体数目； 步骤503:建立适应度函数并对个体进行的适应度进行计算；
步骤504:根据群体中每个个体的适应度的概率，运用轮盘赌方法从群体中的个体进行 优胜劣汰操作，适应度高的个体被遗传到下一代群体中的概率大，适应度低的个体被遗传 到下一代群体中的概率小； 步骤505:两个相互配对的个体运用单点交叉，在个体编码串中依据概率Pc设置一个交 叉点，然后在该点相互交换两个配对个体的部分基因，从而形成两个新的个体； 步骤506:对个体编码串以概率Pm执行基本变异，制定某一位或某几位基因作变异运 算，形成新候选个体； 步骤507:选择出最优的个体进行解码操作。
【主权项】
1. 一种基于遗传算法的750kV变电站故障恢复方法，其特征在于:通过750kV变电站故 障失电区域捜索并运用遗传算法寻求一系列开关动作组合，最终完成非故障停电区最优供 电路径选择。2. 根据权利要求1所述的一种基于750kV变电站故障恢复方法，其特征在于:所述恢复 方法具体制定如下： 步骤1:建立变电站主接线拓扑图的邻接矩阵，存储非故障运行时变电站网络连接状 态； 步骤2:根据变电站故障类型，生成故障信息矩阵，结合变电站主接线邻接矩阵与故障 信息矩阵，生成故障判别矩阵； 步骤3:采用广度优先捜索法捜索故障判别矩阵，寻找受故障区域影响的非故障停电 区； 步骤4:根据变电站一次设备电气状态，生成操作代价矩阵，结合变电站故障判别矩阵 与操作代价矩阵，生成变电站故障恢复矩阵； 步骤5:运用遗传算法寻求最优故障恢复开关组合，实现变电站故障恢复。3. 根据权利要求2所述的一种基于750kV变电站故障恢复方法，其特征在于:所述步骤5 中运用遗传算法寻求最优故障恢复开关组合的具体方法是： 步骤501:选取二进制编码方式对750kV变电站主接线图中的各个断路器进行编码； 步骤502:随机产生一定数目的个体组成种群，种群的规模就是指种群中的个体数目； 步骤503:建立适应度函数，并对个体的适应度进行计算，适应度函数如下：其中，Wi为第i个断路器的操作代价； 化为其运行状态； n为断路器个数； kl、k2为罚系数； 步骤504:根据群体中每个个体的适应度的概率，运用轮盘赌方法从群体中的个体进行 优胜劣汰操作，适应度高的个体被遗传到下一代群体中的概率大，适应度低的个体被遗传 到下一代群体中的概率小； 步骤505:两个相互配对的个体运用单点交叉，在个体编码串中依据概率Pc设置一个交 叉点，然后在该点相互交换两个配对个体的部分基因，从而形成两个新的个体； 步骤506:对个体编码串W概率Pm执行基本变异，制定某一位或某几位基因作变异运算， 形成新候选个体； 步骤507:选择出最优的个体进行解码操作。
【专利摘要】本发明公开了750kV变电站故障恢复领域中的一种基于遗传算法750kV变电站故障恢复方法，所述方法包括：利用变电站故障判别矩阵搜索失电区域；根据变电站一次设备电气状态设置操作代价，运用遗传算法寻求一系列最优开关动作组合，提高750kV变电站？“自愈”能力。本发明能够辅助维护人员快速隔离故障、恢复非故障停电区域供电，保障750kV变电站安全、稳定的运行。
【IPC分类】H02H3/06, H02H7/22
【公开号】CN105514925
【申请号】CN201510903016
【发明人】任伟, 董海鹰, 王荣, 姚军, 朱文才
【申请人】国网甘肃省电力公司检修公司, 兰州交通大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月9日