[發(fā)明專利]一種電力系統(tǒng)PMU優(yōu)化配置方法

有效

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• 申請日: 2014-03-29
• 公開（公告）號: CN104008424B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 徐巖;郅靜;應璐曼;樊世通
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06;G06N3/12
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司13108
• 代理人: 李羨民,高錫明

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于改進自適應遺傳算法的電力系統(tǒng)相量測量單元（PMU）優(yōu)化配置方法，屬輸送電技術領域。

背景技術

相量測量單元（phasor measurement unit，簡稱PMU）不僅能精確地測量節(jié)點電壓相量和支路電流相量，還能實時監(jiān)控母線電壓和發(fā)電機功角，對電力系統(tǒng)的狀態(tài)估計、潮流計算、暫態(tài)穩(wěn)定控制等都有重大意義。

全網(wǎng)所有母線都配置PMU可以極大地提高電力系統(tǒng)的監(jiān)測水平，但由于PMU價格昂貴且實際電網(wǎng)的運行情況限制著PMU的安裝地點，目前還不能在所有母線都配置PMU。如何利用最少的PMU使電力系統(tǒng)完全可觀具有不可估量的重要性。同時，僅以完全可觀為目標的PMU量測網(wǎng)絡非常薄弱，一旦發(fā)生線路N-1故障，系統(tǒng)將變得不完全可觀，這極不利于故障處理及對系統(tǒng)的動態(tài)分析。因此，如何用最少數(shù)目的PMU使電力系統(tǒng)分別在正常情況和線路N-1故障情況下保持完全可觀一直是有關技術人員研究的課題。

利用遺傳算法進行電力系統(tǒng)PMU優(yōu)化配置是一種很有效的方法，但目前的遺傳算法具有易早熟、容易陷入局部最優(yōu)解的缺點，并且在配置過程中很少考慮到線路N-1故障情況下系統(tǒng)是否完全可觀，因此有必要研發(fā)一種更為有效的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術之弊端，提供一種電力系統(tǒng)PMU優(yōu)化配置方法，該方法能準確地獲取電力系統(tǒng)在正常情況和線路N-1故障情況下的PMU配置，兼顧了系統(tǒng)的完全可觀性和配置進程的效率。

本發(fā)明所述問題是以下述技術方案實現(xiàn)的：

一種電力系統(tǒng)PMU優(yōu)化配置方法，所述方法將電力系統(tǒng)中相量測量單元（PMU）的優(yōu)化配置分為兩個階段，第一階段以PMU安裝數(shù)目最少和系統(tǒng)完全可觀為目標，第二階段在已有配置結(jié)果的基礎上繼續(xù)安裝PMU以保證系統(tǒng)在發(fā)生線路N-1故障時仍完全可觀，具體步驟如下：

Ⅰ.第一階段的PMU優(yōu)化配置：

①隨機產(chǎn)生初始種群，取群體規(guī)模為N，進行PMU預配置，設置最大進化代數(shù)為T，染色體編碼采用二進制編碼，染色體長度為系統(tǒng)節(jié)點數(shù)，即染色體上與系統(tǒng)第i個節(jié)點所對應的基因位置的值為：

；

②判斷所有的染色體能否使系統(tǒng)完全可觀，對不能使系統(tǒng)完全可觀的染色體進行修復，修復步驟如下：計算各個不可觀節(jié)點的支路數(shù)，為其中支路數(shù)最多的節(jié)點安裝1臺PMU，即將染色體上該節(jié)點所對應的基因位置的值置為“1”，然后判斷該染色體能否使系統(tǒng)完全可觀，如果不能則重復上述過程，直到該染色體能夠使系統(tǒng)完全可觀為止；

③利用下式計算個體的適應度：

其中，為個體適應度，為系統(tǒng)節(jié)點總數(shù)，為系統(tǒng)安裝的PMU總數(shù)；

④計算自適應交叉概率，在群體中進行交叉運算，再次計算個體的適應度；

⑤計算自適應變異概率，在群體中進行變異運算；

⑥對群體中的每一個個體進行防早熟操作，具體操作過程如下：

對于一個能夠使系統(tǒng)完全可觀的染色體，在它的安裝了PMU的節(jié)點中，按照序號從小到大的順序，將其PMU裝置拆除，即將染色體上該節(jié)點所對應的基因位置的值改為“0”，再判斷該染色體能否使系統(tǒng)完全可觀，如果不能，則恢復該節(jié)點的PMU配置，即將染色體上該節(jié)點所對應的基因位置的值重新置為“1”，如果能使系統(tǒng)完全可觀則保留該節(jié)點對應的基因值為“0”，重復上述過程，直到拆除任一點的PMU，染色體都不能使系統(tǒng)完全可觀為止；

⑦計算種群中所有染色體能否使系統(tǒng)完全可觀，對不能使系統(tǒng)完全可觀的染色體進行修復，計算個體的適應度；

⑧保留種群中的最優(yōu)個體及其相應的適應度值；

⑨利用賭輪盤算法進行選擇運算，產(chǎn)生新一代個體；

⑩檢查是否達到進化代數(shù)T，若還未達到，返回本階段第②步繼續(xù)進行運算，若已達到進化代數(shù)T，則輸出最優(yōu)解，進化結(jié)束；

Ⅱ.第二階段的PMU優(yōu)化配置：

①產(chǎn)生初始種群，取群體規(guī)模為N，將在第一階段中得到的要安裝PMU的節(jié)點相對應的染色體基因位置的值置為1，設置最大進化代數(shù)為T；

②依次假設電力網(wǎng)絡中的線路為被切除的故障線路，即模仿電力系統(tǒng)發(fā)生線路N-1故障，判斷所有的染色體能否使系統(tǒng)完全可觀；

③對不能使系統(tǒng)完全可觀的染色體進行修復，并計算個體的適應度；

④計算自適應交叉概率，在群體中進行交叉運算，再次計算個體的適應度；

⑤計算自適應變異概率，在群體中進行變異運算；

⑥對群體中的每一個個體進行防早熟操作；