基于改进遗传算法的配电网故障定位论文复现——附代码

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摘要：

研究意义：

遗传算法改进方法：

（1）改进选择

（2）加入助长操作

（3）改进配对方法

程序运行结果：

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摘要：

针对标准遗传算法容易出现早熟收敛现象、全局收敛速度慢等问题,提出了一种改进的遗传算法。该算法使用一个助长算子来对种群中的个体进行一定概率下的助长,其遗传个体具有雄性和雌性两种不同的性别,融合了个体间的亲缘关系,异性个体进行严格的远缘繁殖,从而避免了后代个体性能的消极退化,使得算法的全局寻优能力大大增强。将改进的遗传算法应用于配电网故障定位中,并引入分级处理思想,利用配电网呈辐射状的特点,首先把整个配电网划分为主干支路和若干独立区域,再利用该算法分别对各独立区域进行故障定位,然后进行全局寻优,这样能大大减少可行解的维数,提高定位速度。使用该定位方法对一具有20个节点的配电网系统进行故障定位的仿真实验,它使可行解个数由220个减少到144个。结果表明,该定位方法不仅定位准确,而且定位速度快,对复杂配电网的故障定位尤为有效。

研究意义：

遗传算法因其具有良好的鲁棒性、可并行性与全局优化性而在电力系统中获得了广泛的应用,在进行配电网故障定位时,它利用上传故障信息,依赖适应度函数,通过对种群的遗传操作,根据适应度的计算来进行全局最优化求解,从而实现对故障设备的定位。但是,在实际应用中,遗传算法早熟收敛等缺陷没有从根本上消除,而且由于配电网络结构一般比较复杂,因此,通常存在计算量大的问题,从而导致定位速度慢。

本文为改善遗传算法的性能,提出了一种改进的遗传算法,并将其应用于配电网故障定位中。在进行配电网故障定位时,引入分级处理的思想,利用配电网呈辐射状的特点,首先把整个配电网划分为主干支路和若干独立区域,再利用改进的遗传算法分别对各独立区域进行故障定位,然后进行全局寻优,从而使计算量大大减少。

遗传算法改进方法：

（1）改进选择

采用两代竞争排序的选择方法来对遗传个体进行优选,遗传个体被区分为雄性和雌性两种不同的性别,把父代与子代的所有雄性个体与雌性个体分别进行重新排序,再按群体规模N分别从排序后的雄性个体集与雌性个体集中截取前N/2个优秀的个体进入匹配池,作为交叉操作的对象。这样不仅保证了交叉操作的个体能进行有效的配对,同时也可以使每一代的优秀个体得以保留,而淘汰那些不良的个体,从而使好的基因和模式不会丢失,有利于尽快找到全局最优解。

（2）加入助长操作

为了加强算法跳出局部最优的能力,加速算法的收敛,本文算法使用一个助长算子来对种群中的个体进行一定概率下的助长。助长操作在选择操作之后及配对操作之前进行,其具体步骤如下:

（3）改进配对方法

在本文算法中,同性别个体之间是不能进行配对的,雄性个体只能同雌性个体进行配对。配对是按个体优劣顺序进行的,即对按优劣顺序排队的雄性个体与按优劣顺序排队的雌性个体进行一一配对,这有利于提高遗传算法寻找全局最优解的速度。为了避免近亲繁殖,两个异性个体在配对之后还要进行个体间亲缘关系的检测。个体间亲缘关系直接用两个体表现型编码对应的二进制数的差值来衡量,如果两个个体表现型编码所对应的二进制数相等或者仅相差1,则视为近亲,不能进行杂交,需对它们进行修正。修正的方法是:把适应度小的个体表现型编码的高位修改为与适应度大的个体表现型编码的高位不同的值。这样,保证个体之间的繁殖属于远缘繁殖,从而提高遗传算法的效率。

配电网故障定位

配电网故障定位是基于故障指示器技术、G SM/GPRS通信技术和GIS（地理信息系统）技术的一套自动高效的故障点检测及定位系统，主要用于配电系统各种故障点的检测和定位，包括相问短路和单相接地故障。配电网故障自动定位技术主要涉及：故障选线、区段定位、故障测距等。故障选线是为了识别判断母线多条出线中的故障线路。区段定位旨在迅速隔离故障并恢复非故障区域供电。故障测距的目的是直接定位出故障位置。

 

我国输电线路成网络状结构分布，分支多，且多数地区地形复杂，线路故障率很高，传统的故障查找方式没有实现故障信息实时上传功能，不具备故障自动定位功能，一旦线路出现故障，需要人工沿线查找，仍然增加了故障查找难度和时间。而利用配网自动化系统能够实现故障的自动定位，但成本太大，难以推广。因此，利用简单、成本低廉的无线电通信技术将故障指示器所采集到的故障信息上传到自动化主站系统，从而实现故障区段的自动定位是十分必要的。

线路故障在线检测系统是我公司结合电力系统多年故障检测技术经验和当前先进的无线传输技术研究开发的，该系统具备了故障自动定位和显示故障类别的功能，实时检测线路的各种运行状态，诸如送电、停电、缺相、短路、接地、过流等。在线路运行状态发生变化时快速做出反应，并通过无线电通讯模块将故障所在位置和故障类别迅速传送到监控中心的计算机上，从而对故障做出及时、快速、准确的处理，增强供电可靠性，提高用户的满意度。

线路故障在线检测系统的应用，极大的提高供电可靠性，提高作业自动化、信息化水平，为电力线路的安全、经济运行保驾护航。

程序运行结果：

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