[發明專利]基于改進灰狼算法的配電網PMU優化配置方法

在審

• 申請號: 202211078764.3
• 申請日: 2022-09-05
• 公開（公告）號: CN115511160A
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 徐艷春;王格;孫思涵
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06;G06F30/18;G06F30/27;G06N3/00;G06F113/04
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

基于改進灰狼算法的配電網PMU優化配置方法，在系統完全可觀測的條件下，建立PMU優化配置數學模型；考慮零注入節點的影響、以及單個PMU中斷和單條線路停電下的系統可觀測問題，對建立的PMU優化配置數學模型約束條件進行修改；在灰狼優化算法的基礎上對種群初始化、非線性收斂因子和位置更新權重系數進行改進；采用改進灰狼優化算法，對不同情景下的PMU配置模型進行優化配置方案的求解。該方法構建了不同情景下以實現系統完全可觀為目標的優化配置模型，并利用改進灰狼算法求解PMU優化配置方案，相較其他算法有更好尋優效果。

技術領域

本發明涉及PMU優化配置技術領域，其所要解決的技術問題在于提供一種基于改進灰狼算法的配電網PMU優化配置方法。

背景技術

以風電、光伏為代表的可再生能源成為新能源發電的主要形式，近年來，隨著分布式電源接入配電網，使得配網系統的運行方式和結構發生改變。同時分布式電源所具有的隨機性、波動性和分散性等特點，將促使配電網功率流隨機性增強，可能會出現潮流雙向流動，部分節點電壓波動加劇等現象。作為配電網態勢感知的基礎，狀態估計為配電系統提供更加可靠的數據，其中，數據采集與監視控制系統(SCADA)、同步相量測量單元(PMU) 等裝置是狀態估計的運行基礎。同步相量測量單元(PMU)能夠直接測量節點電壓、支路電流相量，且數據精度高，傳輸時延小，能夠更好地監測系統的狀態變化。然而PMU的造價較高，若系統中每個節點都安裝PMU還可能給調度中心帶來海量數據，因此需要考慮更加合理的PMU配置策略，即PMU優化配置。

現階段，PMU優化配置的研究大多以實現網絡可觀性為約束條件，在量測冗余度、拓撲結構變化、線路故障等方面進行PMU數量和位置的優化。而對于PMU優化配置模型的求解方法主要分為數值算法和啟發式算法。數值算法的計算速度快，但是普適性較差；啟發式算法的全局搜索能力強，主要適用于求解非線性、高維度、多目標模型。因此在現有 PMU優化配置及其求解方法的研究基礎上，尋求一種有效又可靠的方法研究配電網PMU 優化配置是值得考慮的一個問題。

發明內容

針對配電網中同步相量測量單元在配置約束以及求解方面帶來的PMU優化配置問題，本發明提供一種基于改進灰狼算法的配電網PMU優化配置方法，該方法構建了不同情景下以實現系統完全可觀為目標的優化配置模型，并利用改進灰狼算法求解PMU優化配置方案，相較其他算法有更好尋優效果。

本發明采取的技術方案為：

基于改進灰狼算法的配電網PMU優化配置方法，包括以下步驟：

步驟1：在系統完全可觀測的條件下，建立PMU優化配置數學模型；

步驟2：考慮零注入節點的影響、以及單個PMU中斷和單條線路停電下的系統可觀測問題，對步驟1建立的PMU優化配置數學模型約束條件進行修改；

步驟3：在灰狼優化算法的基礎上對種群初始化、非線性收斂因子和位置更新權重系數進行改進；

步驟4：采用步驟3改進灰狼優化算法，對不同情景下的PMU配置模型進行優化配置方案的求解。

所述步驟1中，在電力系統中，如果節點的電壓相量可直接測量或者可間接測量，則稱該節點是可觀測的節點；如果一個系統中的所有節點都可觀，則稱該系統是完全可觀測的。而考察一個系統是否可觀測可以從兩個角度來分析，即代數可觀與拓撲可觀：

代數可觀是從數值分析角度出發，建立n節點系統中狀態量和量測量之間的方程z＝Hx+v，其中，z為m維量測量；x為2n-1維電壓狀態量；H為m×(2n-1)維量測雅可比矩陣，v為m 維量測誤差相量。通過矩陣H是否列滿秩來判斷系統是否可觀。

拓撲可觀是從拓撲學的角度出發，將系統中的節點和支路看成是圖G的頂點V和邊E的集合。假設量測網絡構成的一個子圖G'＝(V',E')，并有若滿足即圖G 的所有頂點都包含在子圖G'中，則系統就是拓撲可觀的。