广西师范大学学报(自然科学版) ›› 2026, Vol. 44 ›› Issue (3): 25-35.doi: 10.16088/j.issn.1001-6600.2025080302

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基于IZOA的含分布式光伏配电网故障定位技术

孟祥喆1,2, 刘强3, 张恒3, 薛强1,2, 王硕禾1,2*   

  1. 1.石家庄铁道大学 电气与电子工程学院,河北 石家庄 050043;
    2.河北省风光发输配集成应用技术创新中心,河北 石家庄 050000;
    3.国网河北省电力有限公司邢台供电分公司,河北 邢台 054001
  • 收稿日期:2025-08-03 修回日期:2025-10-15 出版日期:2026-05-05 发布日期:2026-05-13
  • 通讯作者: 王硕禾(1968—),男,河北石家庄人,石家庄铁道大学教授,博士。E-mail: wangshuohe@sina.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(12072203);国网河北省电力有限公司邢台供电分公司科技项目(SGHEXG00JCJS2401269)

Fault Location Technology for Distribution Networks with Distributed Photovoltaic Based on IZOA

MENG Xiangzhe1,2, LIU Qiang3, ZHANG Heng3, XUE Qiang1,2, WANG Shuohe1,2*   

  1. 1. School of Electrical and Electronic Engineering, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang Hebei 050043, China;
    2. Hebei Wind & PV Power Generation, Transmission & Distribution Integrated Application Tech Innovation Center, shijiazhuang Hebei 050000, China;
    3. State Grid Xingtai Power Supply Company, Xingtai Hebei 054001, China
  • Received:2025-08-03 Revised:2025-10-15 Online:2026-05-05 Published:2026-05-13

摘要: 随着大量分布式光伏接入配电网,引发了潮流方向频繁变动、拓扑结构日趋复杂等问题,同时现有智能算法存在易陷入局部最优、迭代性能欠佳等缺陷。为此,本文首先提出一种改进的斑马优化算法(improved zebra optimization algorithm,IZOA),采用拉丁超立方抽样法对斑马种群进行初始化,在觅食阶段引入动态扰动策略,在防御阶段融入黄金正弦搜索机制,以此增强算法跳出局部最优的能力并提高寻优精度。其次,构建适用于多源双向潮流的故障电流编码方式、开关函数及目标函数,将故障定位问题转化为优化问题。最后,搭建改进的 IEEE33 节点配电网模型,通过仿真实验与对比分析验证所提算法的有效性。算例结果显示,IZOA算法能够快速、精准地定位单点和多点故障区段,平均准确率相较于其他算法提升12.57%,迭代速度提升51.5%,对少量畸变的故障信息具有容错性,算法性能展现出显著优势。

关键词: 分布式光伏, 主动配电网, 故障定位, 斑马优化算法, 动态扰动, 黄金正弦算法

Abstract: With the large-scale integration of distributed photovoltaic power into distribution networks, issues such as frequent changes in power flow direction and increasingly complex topological structures have emerged. Meanwhile, existing intelligent algorithms suffer from drawbacks such as being prone to getting stuck in local optima and having poor iterative performance. To address these challenges, an improved Zebra Optimization Algorithm (IZOA) is proposed, in which Latin hypercube sampling is employed for the initialization of the zebra population, a dynamic perturbation strategy is introduced during the foraging stage, and a golden sine search mechanism is incorporated in the defense stage, thereby enhancing the algorithm's ability to escape local optima and improve optimization accuracy. Subsequently, a fault current encoding method, switch function, and objective function suitable for multi-source bidirectional power flow are constructed, transforming the fault location problem into an optimization problem. Finally, an improved IEEE33-node distribution network model is established, and the effectiveness of the proposed algorithm is verified through simulation experiments and comparative analysis. The results demonstrate that the IZOA algorithm can rapidly and accurately locate single-point and multi-point fault sections. Compared with other algorithms, it achieves a 12.57% improvement in average accuracy and a 51.5% increase in iteration speed. The algorithm exhibits fault tolerance for minor distortions in fault information, showing significant performance advantages.

Key words: distributed photovoltaics, active distribution network, fault location, zebra optimization algorithm, dynamic disturbance, golden sine search

中图分类号:  TM615; TP18

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