一种考虑分布式电源接入的配电网继电保护整定优化方法与流程

本发明属于配电网继电保护，具体涉及一种考虑分布式电源接入的配电网继电保护整定优化方法。

背景技术：

1、在大规模可再生能源发电并网和多类型用电负荷持续增长的双重背景下，电网负荷长期处于高位，系统运行压力持续增加，单一的简单故障越来越容易演变为严重且复杂的故障，继电保护作为保障电网安全的第一道防线，其准确快速动作对于保障大电网安全、提高配电网供电可靠性至关重要。

2、伴随网架结构复杂化、大量新能源接入各电压等级电网，传统依赖电源特性的线路保护出现显著的不适应性，其中，由于新能源出力波动下各电源助增作用存在不确定性，同时逆变器控制策略限幅，新能源的弱馈特征明显，导致传统线路保护无法有效实现各级级差配合与整定，当配电网发生故障时，继电器很难有效发挥其保护作用。

3、所以，为解决上述问题，开发一种考虑分布式电源接入的配电网继电保护整定优化方法很有必要。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种考虑分布式电源接入的配电网继电保护整定优化方法，提高继电保护性能，保证配电网安全可靠稳定运行。

2、本发明的目的是这样实现的：一种考虑分布式电源接入的配电网继电保护整定优化方法，包括以下优化步骤：

3、s1、分别建立配电网继电保护整定优化目标函数和约束条件；

4、s11、以继电保护继电器协同动作时间总和最小作为配电网继电保护整定优化目标函数；

5、s12、建立配电网继电保护整定优化约束条件；包括继电器整定系数约束、继电器动作时间约束、继电器启动电流约束和继电器协调时间间隔约束；

6、s2、通过惩罚函数将目标函数和约束条件组合得到配电网继电保护整定优化模型；

7、s3、采用改进粒子群算法对配电网继电保护整定优化模型进行求解；

8、s31、采用logistic混沌方程对改进粒子群算法的种群进行初始化；

9、s32、采用基于粒距的动态改变权值策略对粒子群算法的惯性权重进行计算；

10、s33、采用二维间断离散混沌动力系统lozi方程对粒子群算法中的最优位置进行混沌优化；

11、s4、依据改进粒子群算法求得的最优解得到最优整定参数。

12、进一步地，所述步骤s11中继电器协同动作时间总和最小目标函数表示为：，式中，表示配电网线路发生故障的概率，表示配电网线路不同故障类型发生的概率，表示继电器对处发生的故障的动作时间，，表示继电器的整定系数，为流过继电器的故障电流，为继电器的启动电流。

13、进一步地，所述步骤s12中继电器整定系数约束表示为：，、分别为继电器的时间整定系数最小值和最大值；所述继电器动作时间约束表示为：，为继电器的固有最小动作时间；所述继电器启动电流约束表示为：，为继电器的最大负荷电流，为流过继电器的最小故障电流；所述继电器协调时间间隔约束表示为：，为继电器对处发生的故障的动作时间，为时间间隔。

14、进一步地，所述步骤s2中惩罚函数表示为：，式中，为目标函数，为惩罚因子，为约束函数，为根据约束函数构建的复合函数，为惩罚项，为迭代次数，为粒子的个数；同时惩罚函数满足条件。

15、进一步地，所述步骤s31中logistic混沌方程表示为：，式中，表示混沌映射参数，时系统处于混沌状态，时系统处于完全混沌状态，表示系统内对应的混沌变量，在范围内随机遍历且相互之间不重复。

16、进一步地，所述步骤s32中惯性权重的计算表示为：，式中，、分别为最大、最小惯性权重值，、分别为当前、最大迭代次数，为由粒距决定的权值调节因子，则第次迭代时第个粒子的权值调节因子表示为：，、分别为的最大值、最小值，、分别为最大、最小粒距，为第次迭代时第个粒子的粒距，为第次迭代时第个粒子的位置向量的第个分量，为第次迭代时种群历史最优位置向量的第个分量，为粒子的维数。

17、进一步地，所述步骤s33中lozi方程表示为：，式中，为迭代次数，为混沌变量，参数后进入混沌运动，参数取0.5。

18、进一步地，所述步骤s33中采用lozi方程对粒子群算法中的最优位置进行混沌优化具体包括以下步骤：①通过将映射到上；②通过lozi方程式对进行次迭代，得到混沌序列；③通过对混沌序列作逆映射，使其回原解空间，从而得到一个混沌变量可行解序列；④计算可行解矢量的适应度值，并保留适应度值最优时对应的可行解，记为；⑤从当前粒子群中随机选择一个粒子的位置，用代替。

19、由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

20、（1）通过分别建立配电网继电保护整定优化目标函数和约束条件，并通过惩罚函数将其结合构建配电网继电保护整定优化模型，采用改进后的粒子群优化算法对参数进行优化求解，能够适应更复杂的配电网配置，并具有更强的抗干扰和调节能力，有效提高继电保护性能，保证配电网运行的可靠性；

21、（2）通过采用logistic混沌方程对改进粒子群算法的种群进行初始化，使得初始化种群中粒子分布更加均匀，不会出现种群个体分布太过稀疏或者密集的情况，避免在全局优化搜索过程中可能导致的局部最优以及早熟收敛的缺陷；

22、（3）通过采用基于粒距的动态改变权值策略对粒子群算法的惯性权重进行计算，以及采用二维间断离散混沌动力系统lozi方程对粒子群算法中的最优位置进行混沌优化，不仅可以增强粒子的搜索能力，同时可避免算法陷入局部最优解，增加粒子混乱度，使种群保持多样性，有效提高粒子群算法摆脱局部极值点的能力。

1.一种考虑分布式电源接入的配电网继电保护整定优化方法，其特征在于：包括以下优化步骤：

2.根据权利要求1所述的一种考虑分布式电源接入的配电网继电保护整定优化方法，其特征在于：所述步骤s11中继电器协同动作时间总和最小目标函数表示为：，式中，表示配电网线路发生故障的概率，表示配电网线路不同故障类型发生的概率，表示继电器对处发生的故障的动作时间，，表示继电器的整定系数，为流过继电器的故障电流，为继电器的启动电流。

3.根据权利要求1所述的一种考虑分布式电源接入的配电网继电保护整定优化方法，其特征在于：所述步骤s12中继电器整定系数约束表示为：，、分别为继电器的时间整定系数最小值和最大值；所述继电器动作时间约束表示为：，为继电器的固有最小动作时间；所述继电器启动电流约束表示为：，为继电器的最大负荷电流，为流过继电器的最小故障电流；所述继电器协调时间间隔约束表示为：，为继电器对处发生的故障的动作时间，为时间间隔。

4.根据权利要求1所述的一种考虑分布式电源接入的配电网继电保护整定优化方法，其特征在于：所述步骤s2中惩罚函数表示为：，式中，为目标函数，为惩罚因子，为约束函数，为根据约束函数构建的复合函数，为惩罚项，为迭代次数，为粒子的个数；同时惩罚函数满足条件。

5.根据权利要求1所述的一种考虑分布式电源接入的配电网继电保护整定优化方法，其特征在于：所述步骤s31中logistic混沌方程表示为：，式中，表示混沌映射参数，时系统处于混沌状态，时系统处于完全混沌状态，表示系统内对应的混沌变量，在范围内随机遍历且相互之间不重复。

6.根据权利要求1所述的一种考虑分布式电源接入的配电网继电保护整定优化方法，其特征在于：所述步骤s32中惯性权重的计算表示为：，式中，、分别为最大、最小惯性权重值，、分别为当前、最大迭代次数，为由粒距决定的权值调节因子，则第次迭代时第个粒子的权值调节因子表示为：，、分别为的最大值、最小值，、分别为最大、最小粒距，为第次迭代时第个粒子的粒距，为第次迭代时第个粒子的位置向量的第个分量，为第次迭代时种群历史最优位置向量的第个分量，为粒子的维数。

7.根据权利要求1所述的一种考虑分布式电源接入的配电网继电保护整定优化方法，其特征在于：所述步骤s33中lozi方程表示为：，式中，为迭代次数，为混沌变量，参数后进入混沌运动，参数取0.5。

8.根据权利要求7所述的一种考虑分布式电源接入的配电网继电保护整定优化方法，其特征在于：所述步骤s33中采用lozi方程对粒子群算法中的最优位置进行混沌优化具体包括以下步骤：①通过将映射到上；②通过lozi方程式对进行次迭代，得到混沌序列；③通过对混沌序列作逆映射，使其回原解空间，从而得到一个混沌变量可行解序列；④计算可行解矢量的适应度值，并保留适应度值最优时对应的可行解，记为；⑤从当前粒子群中随机选择一个粒子的位置，用代替。