基于WSN的配电网故障定位研究

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现有配电自动化系统远程实时监测数据较少,以至于故障发生后的快速定位、及时处理故障的方法有限。而结合先进传感技术与通信技术的故障定位方法能够进一步完善当前配电自动化系统的功能。因此,研究无线传感网络(Wireless Sensor Network,WSN)在配电网故障定位中的应用,对于减少配电网的电能损耗、提高系统的供电可靠性等具有重要的意义和价值。本文围绕WSN定位算法在配电网故障节点定位中的应用展开了研究。通过文献调查对多种定位算法进行比较分析,其中DV-Hop(Distance Vector-Hop)算法具有硬件要求低,应用范围广等优点。但该算法存在定位误差较大的缺点,因此本文对DV-Hop算法进行了研究与改进,进而减少该算法的定位误差。主要工作如下:(1)针对DV-Hop算法应用到配电网中存在定位精度低的问题,提出了一种基于动态并行哈里斯鹰(Dynamic Parallel Harris Hawks Optimization,DPHHO)的DV-Hop定位算法,即DPHHO-DV-Hop。该算法首先采用一种加权平均跳距策略来修正未知节点的平均跳距。其次,通过引入逃逸能量的动态控制策略和并行通信策略来改进哈里斯鹰优化算法,从而提出了DPHHO算法,并通过基准测试函数验证了DPHHO算法的优化性能。再次,采用DPHHO算法来求解未知节点的坐标,将原始未知节点坐标求解问题转化为求解目标函数最优值问题。仿真结果表明,所提的DPHHO-DV-Hop定位算法在定位精度方面明显优于DV-Hop等定位算法。最后,针对配电线路故障位置节点定位,使用MATLAB仿真软件建立了配电线路WSN节点拓扑模型,并通过仿真测试验证了DPHHO-DV-Hop定位算法相较于DV-Hop算法在配电线路故障位置节点定位方面更具有可用性。(2)为了进一步提高DV-Hop算法对配电线路故障位置节点的定位精度,在DPHHO-DV-Hop定位算法的基础上,提出了一种基于自适应多组黏菌(Adaptive Multigroup Slime Mould Algorithm,AMSMA)的DV-Hop定位算法,即AMSMA-DV-Hop。该算法首先通过引入自适应组间通信策略来对黏菌算法进行改进,从而提出了自适应多组黏菌算法,并通过基准测试函数验证了AMSMA的优化性能。其次,利用AMSMA对未知节点的位置进行优化求解,并通过仿真实验表明AMSMA-DV-Hop定位算法在定位精度方面优于DPHHO-DV-Hop等定位算法。最后,采用AMSMA-DV-Hop定位算法进行故障位置节点定位,仿真测试结果表明,AMSMA-DV-Hop定位算法进一步提高了DV-Hop算法对配电线路故障位置节点的定位精度。
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