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      一種電力系統(tǒng)相量測(cè)量單元的配置方法

      文檔序號(hào):6535984閱讀:171來(lái)源:國(guó)知局
      一種電力系統(tǒng)相量測(cè)量單元的配置方法
      【專利摘要】一種電力系統(tǒng)相量測(cè)量單元的配置方法,所述方法首先對(duì)電網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的脆弱性指標(biāo)進(jìn)行排序,并按照脆弱性指標(biāo)的大小對(duì)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類,繼而根據(jù)每次區(qū)域內(nèi)PMU配置數(shù)量的規(guī)劃,進(jìn)行基于最大樹(shù)原理的PMU配置,最后在PMU配置達(dá)到完全可觀后,對(duì)脆弱性元件進(jìn)行N-1故障時(shí)PMU檢查和加裝設(shè)計(jì)。本發(fā)明采用最大樹(shù)理論對(duì)PMU進(jìn)行優(yōu)化配置,該方法可以快速獲取全局最優(yōu)解,解決了不可觀測(cè)條件下分階段配置PMU和N-1故障下同時(shí)保證配置可觀性和經(jīng)濟(jì)性的難題。該方法不但在經(jīng)濟(jì)性、安全性和時(shí)間效益方面取得了較好的平衡,而且充分考慮到現(xiàn)有電網(wǎng)中已裝配PMU的部分區(qū)域情況,靈活性好,可實(shí)施性高。
      【專利說(shuō)明】—種電力系統(tǒng)相量測(cè)量單元的配置方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明涉及一種基于最大樹(shù)理論的分階段相量測(cè)量單元(Phasor MeasurementUnit, PMU)最優(yōu)配置方法,屬測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】。
      【背景技術(shù)】
      [0002]相量測(cè)量單元PMU利用GPS信號(hào)同步采集次秒級(jí)的模擬電壓、電流信號(hào),得到電壓和電流信號(hào)的幅值和相角,并將其傳送到調(diào)度中心的數(shù)據(jù)集中器,使調(diào)度中心可以得到整個(gè)電網(wǎng)的同步相量,以供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、保護(hù)和控制等使用,因此PMU被認(rèn)為是電力系統(tǒng)未來(lái)最重要的測(cè)量設(shè)備。
      [0003]PMU作為實(shí)現(xiàn)相量測(cè)量技術(shù)的基本裝置,可以安裝在電力系統(tǒng)中選定的不同地點(diǎn),但是在現(xiàn)有的技術(shù)條件和有限經(jīng)濟(jì)投入下,還不能實(shí)現(xiàn)在所有測(cè)量點(diǎn)安裝相量測(cè)量裝置。并且,現(xiàn)有的PMU配置方案的研究表明:只要在部分特定的母線上安裝PMU,即可通過(guò)這些PMU所得到的測(cè)量信息和電路理論相關(guān)的推導(dǎo)得到電力系統(tǒng)中所有相量信息的完全可觀。
      [0004]現(xiàn)有的實(shí)現(xiàn)可觀性的PMU配置的方法,包括模擬退火法(SA)、遺傳算法、禁忌搜索法(TS)、粒子群優(yōu)化法(PSO)等,這些方法存在的最大不足在于收斂速度慢,需要很長(zhǎng)的執(zhí)行時(shí)間,并且難以獲取全局最優(yōu)解,限制了它們?cè)趯?shí)際大型電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之弊端,提供一種可以快速獲取全局最優(yōu)解的電力系統(tǒng)相量測(cè)量單元的配置方法。
      [0006]本發(fā)明所述問(wèn)題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
      一種電力系統(tǒng)相量測(cè)量單元的配置方法,所述方法首先對(duì)電網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的脆弱性指標(biāo)進(jìn)行排序,并按照脆弱性指標(biāo)的大小對(duì)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類,繼而根據(jù)每次區(qū)域內(nèi)PMU配置數(shù)量的規(guī)劃,進(jìn)行基于最大樹(shù)原理的PMU配置,最后在PMU配置達(dá)到完全可觀后,對(duì)脆弱性元件進(jìn)行N-1故障時(shí)PMU檢查和加裝設(shè)計(jì)。
      [0007]上述電力系統(tǒng)相量測(cè)量單元的配置方法,它包括以下步驟:
      a.采用熵理論對(duì)電網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的脆弱性指標(biāo)進(jìn)行排序,并按照脆弱性指標(biāo)的大小將各節(jié)點(diǎn)依次劃分到重度脆弱節(jié)點(diǎn)、中度脆弱節(jié)點(diǎn)和強(qiáng)壯節(jié)點(diǎn)三類,;
      b.根據(jù)每次區(qū)域內(nèi)PMU配置數(shù)量的規(guī)劃,進(jìn)行基于最大樹(shù)原理的PMU配置,具體步驟如
      下:
      ①在脆弱性指標(biāo)最大的節(jié)點(diǎn)上配置PMU,并建立最大樹(shù);
      對(duì)于一個(gè)已配置PMU的節(jié)點(diǎn),其建立最大樹(shù)時(shí)需滿足以下三點(diǎn):
      1)將PMU配置節(jié)點(diǎn)周邊與其連通的所有節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為已知節(jié)點(diǎn);
      2)若一個(gè)無(wú)注入節(jié)點(diǎn)與PMU配置節(jié)點(diǎn)相連通,可擴(kuò)展一個(gè)與該無(wú)注入節(jié)點(diǎn)相連通的節(jié)點(diǎn)作為已知節(jié)點(diǎn);
      3)若一個(gè)無(wú)注入節(jié)點(diǎn)與一PMU配置節(jié)點(diǎn)相鄰一個(gè)節(jié)點(diǎn),可擴(kuò)展該無(wú)注入節(jié)點(diǎn)作為已知節(jié)點(diǎn);
      所有相互連通的已知節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一棵最大樹(shù),節(jié)點(diǎn)間的連通支路為樹(shù)枝,一棵最大樹(shù)上的所有節(jié)點(diǎn)和支路信息均可知;
      d)按照最大樹(shù)配置規(guī)則,尋找下一個(gè)PMU配置節(jié)點(diǎn)
      在對(duì)下一節(jié)點(diǎn)進(jìn)行PMU配置時(shí),應(yīng)滿足以下4點(diǎn)最大測(cè)量樹(shù)配置規(guī)則:
      O 一棵最大樹(shù)上的所有節(jié)點(diǎn)均無(wú)需配置PMU ;
      2)優(yōu)先對(duì)脆弱性指數(shù)高的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行PMU配置; 3)若區(qū)域內(nèi)兩個(gè)滿足PMU配置條件的節(jié)點(diǎn)的脆弱性排名相同,優(yōu)先配置連通支路多的節(jié)點(diǎn);
      4)若區(qū)域內(nèi)兩節(jié)點(diǎn)的脆弱性排名相同且連通支路數(shù)量相等,優(yōu)先配置距離原PMU配置區(qū)域最近的節(jié)點(diǎn);
      @判斷PMU配置是否滿足全網(wǎng)可觀,若滿足,進(jìn)入步驟C,若不滿足,進(jìn)入步驟? ;
      ④判斷PMU配置是否滿足階段性配置數(shù)量,若滿足,進(jìn)入步驟? ;若不滿足,返回步驟
      5)記錄本階段所有PMU配置節(jié)點(diǎn)的信息,為下一階段PMU配置做準(zhǔn)備;
      c.在PMU配置達(dá)到完全可觀后,對(duì)脆弱性元件進(jìn)行N-I故障時(shí)PMU檢查和加裝設(shè)計(jì)。
      [0008]上述電力系統(tǒng)相量測(cè)量單元的配置方法,采用熵理論對(duì)電網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的脆弱性指標(biāo)進(jìn)行排序并分類的方法是:
      Φ求節(jié)點(diǎn)β受到擾動(dòng)后導(dǎo)致線路引起的潮流增量,構(gòu)成潮流增量矩陣:
      Afi1 - P — P
      其中,Pm為系統(tǒng)在正常工況下支路的潮流為當(dāng)節(jié)點(diǎn)U負(fù)荷增加一個(gè)單位即系統(tǒng)受到單位擾動(dòng)沖擊時(shí),支路I的潮流;
      求節(jié)點(diǎn)β對(duì)系統(tǒng)的沖擊,即各節(jié)點(diǎn)擾動(dòng)引起的潮流增量的總和,構(gòu)成系統(tǒng)沖擊向
      量:
      式中,s為系統(tǒng)支路數(shù);
      ③定義節(jié)點(diǎn)β的潮流熵:
      (?)=ln

      Λ-1
      其中,V紅-Aam/AS^為支路是的潮流沖擊率,表不支路?。撼袚?dān)的節(jié)點(diǎn)g對(duì)系統(tǒng)沖擊的比例;
      I4J求出各節(jié)點(diǎn)的脆弱性指標(biāo)P:,并按照指標(biāo)從大到小進(jìn)行排序:
      【權(quán)利要求】
      1.一種電力系統(tǒng)相量測(cè)量單元的配置方法,其特征是,所述方法首先對(duì)電網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的脆弱性指標(biāo)進(jìn)行排序,并按照脆弱性指標(biāo)的大小對(duì)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類,繼而根據(jù)每次區(qū)域內(nèi)PMU配置數(shù)量的規(guī)劃,進(jìn)行基于最大樹(shù)原理的PMU配置,最后在PMU配置達(dá)到完全可觀后,對(duì)脆弱性元件進(jìn)行N-I故障時(shí)PMU檢查和加裝設(shè)計(jì)。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)相量測(cè)量單元的配置方法,其特征是,它包括以下步驟: a.采用熵理論對(duì)電網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的脆弱性指標(biāo)進(jìn)行排序,并按照脆弱性指標(biāo)的大小將各節(jié)點(diǎn)依次劃分到重度脆弱節(jié)點(diǎn)、中度脆弱節(jié)點(diǎn)和強(qiáng)壯節(jié)點(diǎn)三類; b.根據(jù)每次區(qū)域內(nèi)PMU配置數(shù)量的規(guī)劃,進(jìn)行基于最大樹(shù)原理的PMU配置,具體步驟如下: ①在脆弱性指標(biāo)最大的節(jié)點(diǎn)上配置PMU,并建立最大樹(shù) 對(duì)于一個(gè)已配置PMU的節(jié)點(diǎn),其建立最大樹(shù)時(shí)需滿足以下三點(diǎn): 1)將PMU配置節(jié)點(diǎn)周邊與其連通的所有節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為已知節(jié)點(diǎn); 2)若一個(gè)無(wú)注入節(jié)點(diǎn)與PMU配置節(jié)點(diǎn)相連通,可擴(kuò)展一個(gè)與該無(wú)注入節(jié)點(diǎn)相連通的節(jié)點(diǎn)作為已知節(jié)點(diǎn); 3)若一個(gè)無(wú)注入節(jié)點(diǎn)與一PMU配置節(jié)點(diǎn)相鄰一個(gè)節(jié)點(diǎn),可擴(kuò)展該無(wú)注入節(jié)點(diǎn)作為已知節(jié)點(diǎn); ②按照最大樹(shù)配置規(guī)則,尋找下一個(gè)PMU配置節(jié)點(diǎn) 在對(duì)下一節(jié)點(diǎn)進(jìn)行PMU配置時(shí),應(yīng)滿足以下6點(diǎn)最大測(cè)量樹(shù)配置規(guī)則: 1)與PMU配置節(jié)點(diǎn)相連通的節(jié)點(diǎn)均無(wú)需配置PMU; 2)若一個(gè)無(wú)注入節(jié)點(diǎn)與PMU配置節(jié)點(diǎn)相連通,則與該無(wú)注入節(jié)點(diǎn)相連通的某一節(jié)點(diǎn)無(wú)需配置PMU ; 3)若一無(wú)注入節(jié)點(diǎn)與PMU配置節(jié)點(diǎn)通過(guò)一個(gè)節(jié)點(diǎn)相互連通,則該無(wú)注入節(jié)點(diǎn)無(wú)需配置PMU ; 4)優(yōu)先對(duì)脆弱性排名的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行PMU配置; 5)若區(qū)域內(nèi)兩個(gè)滿足PMU配置條件的節(jié)點(diǎn)的脆弱性排名相同,優(yōu)先配置連通支路多的節(jié)點(diǎn); 6)若區(qū)域內(nèi)兩節(jié)點(diǎn)的脆弱性排名相同且連通支路數(shù)量相等,優(yōu)先配置距離原PMU配置區(qū)域最近的節(jié)點(diǎn); ③判斷PMU配置是否滿足全網(wǎng)可觀,若滿足,進(jìn)入步驟C,若不滿足,進(jìn)入步驟(D; ?判斷PMU配置是否滿足階段性配置數(shù)量,若滿足,進(jìn)入步驟Θ ;若不滿足,返回步驟? ?記錄本階段所有PMU配置節(jié)點(diǎn)的信息,為下一階段PMU配置做準(zhǔn)備; c.在PMU配置達(dá)到完全可觀后,對(duì)脆弱性元件進(jìn)行N-I故障時(shí)PMU檢查和加裝設(shè)計(jì)。
      3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力系統(tǒng)相量測(cè)量單元的配置方法,其特征是,采用熵理論對(duì)電網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的脆弱性指標(biāo)進(jìn)行排序并分類的方法是:①求節(jié)點(diǎn)β受到擾動(dòng)后導(dǎo)致線路λ引起的潮流增量,構(gòu)成潮流增量矩陣:
      4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力系統(tǒng)相量測(cè)量單元的配置方法,其特征是,對(duì)脆弱性元件進(jìn)行N-I故障時(shí)PMU檢查和加裝設(shè)計(jì)的方法是: ①進(jìn)行N-I條件下的可觀性校驗(yàn); 以if表示與節(jié)點(diǎn),只有I條線路相連的節(jié)點(diǎn)集,以if表示與節(jié)點(diǎn)》至少有2條線路相連的節(jié)點(diǎn)集;于是,根據(jù)單個(gè)節(jié)點(diǎn)可觀的定義,要滿足N-I條件下的節(jié)點(diǎn)可觀性,必須至少滿足以下3種情況之一: 點(diǎn)f配置了 PMU ; if中有I個(gè)節(jié)點(diǎn)配置了 PMU ; if中有2個(gè)節(jié)點(diǎn)配置了 PMU ; 對(duì)于滿足上述3種情況的節(jié)點(diǎn),即可保證在N-I條件下仍不失可觀性,無(wú)需進(jìn)行PMU的重復(fù)安裝; ?若脆弱性區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)I不滿足上述可觀性校驗(yàn),對(duì)其進(jìn)行PMU加裝。
      5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力系統(tǒng)相量測(cè)量單元的配置方法,其特征是,所述PMU配置,對(duì)PMU的加裝有以下三個(gè)要求:1)若/f?Ζ P0,要求在節(jié)點(diǎn)i加裝PMU,使得;e P0 ;2)若對(duì)于任兩節(jié)點(diǎn)《e If, η € if均有《 €Ρ?,η€ P0 ;要求在節(jié)點(diǎn),加裝PMU,使得! € P0 ; 3)若對(duì)于對(duì)于me/f 有wei| ,且對(duì)于任一有,則在與節(jié)點(diǎn)|連通的一條節(jié)點(diǎn)上加裝PMU,即要求滿足對(duì)于某一,使得& e馬。
      【文檔編號(hào)】G06Q10/04GK103761682SQ201410021813
      【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
      【發(fā)明者】徐巖, 應(yīng)璐曼, 劉澤鍇, 錢新鳳 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)(保定)
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