[發明專利]一種考慮節點差異性的配電網D-PMU優化配置方法

在審

• 申請號: 202010280111.8
• 申請日: 2020-04-10
• 公開（公告）號: CN111460374A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 孔祥玉;袁梟梟;袁智勇;徐全;李鵬;王成山;王玉婷;堯靜濤
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;天津大學
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16;G06N3/12;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李林娟

本發明公開了一種考慮節點差異性的配電網D?PMU優化配置方法，包括：基于廣度優先搜索獲取配電網的節點?支路鄰接表，計算配電網節點度、節點凝聚度、節點介數和節點緊密度四個單一節點脆弱度指標；基于熵值法和層次分析法得到的客觀權重和主觀權重獲取指標的綜合權重；采用TOPSIS?灰色關聯度求解節點綜合脆弱度指標，將其作為優化配置模型中的節點權重；采用自適應遺傳求得一次性滿足系統完全可觀的D?PMU優化配置方案；采用深度優先搜索與迪科斯徹結合的方法計算不可觀測深度；根據節點重要程度對一次性方案排序，逐階段降低不可觀測深度得到分階段D?PMU配置方案；根據配置方案按照優先順序逐階段配置D?PMU設備，獲得最大的測量冗余度，提高配電網狀態估計的精度。

技術領域

本發明涉及電力系統領域，尤其涉及一種考慮節點差異性的配電網系統中的D-PMU(配電網同步相量測量裝置)優化配置方法。

背景技術

配電網具備節點多、網絡結構復雜、運行方式多變等特點，隨著現代電力電子技術的逐漸發展，配電網信息化程度逐步提高，風電、光伏等分布式電源(DistributedGenerations,DGs)的大量接入以及電動汽車(Electric Vehicles,EVs)等柔性負荷的迅速增多，使配電網的電氣量更加復雜，給配電網的監測、運行和控制帶來了巨大的挑戰。配電網需要實時感知自身的運行狀態，以便為調節DG出力、控制儲能設施和配電網自愈等操作提供可靠的數據。傳統的數據采集和監視控制系統(Supervisory Control and DataAcquisition，SCADA)只能采集到沒有統一時標和方向的節點電壓幅值和支路功率數據，且數據采集實時性差，傳統配電網出于經濟性考慮，除了部分節點數據具備實時監測能力外，大部分節點數據都是采用偽量測，這難以滿足智能配電網狀態估計(State Estimation，SE)的需求。狀態估計的精確程度將直接影響調度員對當前運行水平的判斷和后續的決策，但隨著電網規模的不斷擴大，由于數據延遲過大，邊界量測不足，元件參數不精確，邊界等值化簡等因素的影響，狀態估計的精度和實時性都遇到了很大的挑戰。

配電網同步相量測量裝置(Phasor Measurement Unit for Distribution,D-PMU)是一種新型的測量裝置，與SCADA相比，其具有明顯優勢，D-PMU不僅可以提供安裝節點及其相鄰節點電壓的相量量測數據，還可以提供與該節點相連接的支路電流相量量測數據，并且測量精度更高，測量周期更短。這可以大幅度的提高配電網的量測可觀度，為配電網的狀態估計、潮流計算和運行控制等功能提供強大的數據支撐。

配電網規模龐大，如果在配電網中的每一個節點上都配置D-PMU設備，則配電網必定是實時可觀的，但大規模裝設D-PMU的經濟代價極大，難以實現。而且由于D-PMU設備的測量數據刷新周期短，測量數據多，過多的D-PMU裝置會形成龐大的測量數據，給配電網通信傳輸以及數據處理造成巨大壓力。因此，進行D-PMU優化配置，得到實現系統完全可觀的最小D-PMU數目和最優配置位置，其具有重要意義。

目前，進行D-PMU優化配置使用最多的是基于啟發式的D-PMU優化配置算法，包括遺傳算法、回溯搜索算法^[2]、二進制粒子群優化算法^[3]等。啟發式算法因為存在大量的矩陣迭代計算，因此導致運算時間較長，但這種方法有著計算速度快，所需空間小的優勢。還有一種方法是采用加權最小二乘法^[4]、最小生成樹法^[5]等算法來分析電網系統的拓撲圖從而得到最優的D-PMU配置方案。這種方法比啟發式算法在結果顯示方面更加直觀，但其計算結果多樣性較差。為解決上述不同算法中的缺點，可將兩種求解方式結合起來，并且優化改進迭代求解算法進行D-PMU優化配置。如在傳統模擬退火算法的基礎上，引出了一種自適應克隆概念，提高了算法的處理速度^[6]。在現有的算法中大多都是將每個節點等同處理，只考慮電網拓撲通過優化計算得到最優的D-PMU優化配置方案，并未考慮實際工程中的節點重要程度和安裝條件，可能導致優化配置方案并不適用。