[發明專利]基于系統拓撲模型的PMU配置方法

在審

• 申請號: 201510732801.1
• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN105406462A
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發明（設計）人: 程新功;王洪玉;王成友;宗西舉;任宏偉;張敬婷;曹曉寧;井洪業;曾靖翔;王繼生;郭銳;孫嘉;劉桂玲;劉方方;張艷艷;吳海峰
• 申請（專利權）人: 濟南大學;國網山東省電力公司聊城供電公司;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙妍

技術領域

本發明涉及PMU配置技術領域，尤其涉及一種基于系統拓撲模型的PMU配置方法。

背景技術

電力網絡的迅猛發展在滿足不斷增加的電力需求的同時，也存在著一定的安全隱患。電網中的狀態估計為電力系統的安全運行提供了保障，但需要能使整個系統完全可觀的量測數據。傳統的EMS系統雖能為狀態估計提供必要的量測數據，但卻不能實時監測系統的動態行為，而相量量測裝置(phasormeasurementunit，PMU)的應用為電力系統的安全運行創造了有利的條件。相對于EMS系統，PMU能夠量測安裝母線處的節點電壓相量以及與之相連的所有支路的電流相量，且具有較高的量測頻率和精度，建立的狀態量和量測量之間的方程是線性的。若在所有節點安裝PMU，則不需要任何的狀態估計。但這需要巨大的投資。因此，需要一種有效的方法來配置PMU，既能減少PMU的數量，降低投資，又能使整個系統可觀。

目前，針對PMU的配置問題，國內外的學者相繼進行了研究^]。模擬退火法遺傳算法，禁忌搜索法等均為PMU的配置提供了可能，但也存在著一定的缺陷，模擬退火法的運算時間過長，遺傳算法的性能依賴于染色體的編碼方式，禁忌搜索法對初始數據比較敏感。整數規劃法是PMU配置中比較傳統的一種PMU配置方法。該方法需要建立目標函數(PMU的數量最少)和約束條件(系統完全可觀)，其本質是通過求解矩陣來得到配置結果。整數規劃法比通常的線性規劃更加難以求解，其基本求解思路都是按照一定的搜索規則求解。其是運用于較大的系統時，往往需要更多的運算時間，在某種程度上限制了它的應用。

基于系統的拓撲連接情況，提出了一系列的PMU配置準則。文獻提出了一種PMU消去算法，即在所有的非零注入節點處安裝PMU，然后按照一定的規則消去某些節點的PMU配置。該方法分成兩個階段，一個是配置階段，另一個是檢測階段。在檢測階段中需要對所有未配置PMU的節點一一配置，來檢測已配置的節點數是否最優。但對于如何檢測，并未提出一個明確的過程。此外，如果系統利用該方法配置完成后，未配置PMU的節點數量與配置PMU的節點數量比值過大，會造成檢測階段所占的內存和時間遠遠大于配置階段，最終會導致整個配置時間過長。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種基于系統拓撲模型的PMU配置方法，以節點間的連接情況為基礎，以節點間的鏈接程度為配置的基準，對PMU進行配置。并通過矩陣元素間的運算來實現配置，加快了運算速度。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

基于系統拓撲模型的PMU配置方法，包括，將連接葉節點的非零注入節點作為PMU的安裝位置；從支路連接數量最大的節點出發，以不可觀測的非零注入節點作為PMU配置的初始候選量測，當兩個節點鏈接程度大時，只對其中一個節點配置PMU；一旦某節點確定配置PMU后，會使候選節點中與其相連的其它節點可觀，則更新候選節點；當候選節點的數量為零時，配置完成，進行冗余檢測，此時整個系統可觀。

具體步驟包括：

步驟一，確定電網系統節點的關聯矩陣A_pmu，并求得每個節點所連接的支路數y；

步驟二，將連接葉節點的非零注入節點作為PMU的安裝位置，形成PMU的確定安裝位置集合NPB和PMU的候選量測位置集合CB；將支路數y相同的節點形成集合EB，找到連接支路數最多的節點，并初始化集合EB中的節點個數EBN；

步驟三，當EBN>1時，配置PMU并形成集合OPB1，OPB1中的候選位置節點均來自EB中；當EBN＝1時，把該節點更新到OPB1中；

步驟四，尋找比該節點連接的支路數少的臨近不可觀節點，更新EB和EBN，配置PMU，并形成集合OPB2，OPB2中的候選位置來自更新后的EB中，且OPB2中節點的連接支路數小于OPB1，但它們在該系統中的數值相臨近；當EBN＝1時，把該節點更新到OPB2集合；

步驟五，對集合OPB1和OPB2中的節點，若OPB1中的節點連接的支路數小于等于4，不再進行比較，直接把OPB1和OPB2中的結果作為必要安裝位置，更新NPB和CB；否則再配置最終PMU的位置，更新NPB和CB的值；

步驟六，利用當前配置進行可觀分析，判斷CB中節點的個數，若為0轉到步驟七；若不為0，尋找比該節點連接支路數量少的臨近不可觀節點，轉到步驟三；

步驟七，冗余檢測。

所述步驟三和步驟四中配置PMU的方法包括：