基于系統(tǒng)拓?fù)淠Ｐ偷膒mu配置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及PMU配置技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于系統(tǒng)拓?fù)淠Ｐ偷腜MU配置方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展在滿足不斷增加的電力需求的同時(shí)，也存在著一定的安全隱 患。電網(wǎng)中的狀態(tài)估計(jì)為電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了保障，但需要能使整個(gè)系統(tǒng)完全可觀 的量測(cè)數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的EMS系統(tǒng)雖能為狀態(tài)估計(jì)提供必要的量測(cè)數(shù)據(jù)，但卻不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為，而相量量測(cè)裝置（phasor measurement unit, PMU)的應(yīng)用為電力系統(tǒng)的安 全運(yùn)行創(chuàng)造了有利的條件。相對(duì)于EMS系統(tǒng)，PMU能夠量測(cè)安裝母線處的節(jié)點(diǎn)電壓相量W 及與之相連的所有支路的電流相量，且具有較高的量測(cè)頻率和精度，建立的狀態(tài)量和量測(cè) 量之間的方程是線性的。若在所有節(jié)點(diǎn)安裝PMU，則不需要任何的狀態(tài)估計(jì)。但運(yùn)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(shù)量，降低投資，又能使整 個(gè)系統(tǒng)可觀。
[0003] 目前，針對(duì)PMU的配置問題，國內(nèi)外的學(xué)者相繼進(jìn)行了研究3。模擬退火法遺傳算 法，禁忌捜索法等均為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(yùn)算 時(shí)間過長，遺傳算法的性能依賴于染色體的編碼方式，禁忌捜索法對(duì)初始數(shù)據(jù)比較敏感。整 數(shù)規(guī)劃法是PMU配置中比較傳統(tǒng)的一種PMU配置方法。該方法需要建立目標(biāo)函數(shù)（PMU的 數(shù)量最少）和約束條件（系統(tǒng)完全可觀），其本質(zhì)是通過求解矩陣來得到配置結(jié)果。整數(shù)規(guī) 劃法比通常的線性規(guī)劃更加難W求解，其基本求解思路都是按照一定的捜索規(guī)則求解。其 是運(yùn)用于較大的系統(tǒng)時(shí)，往往需要更多的運(yùn)算時(shí)間，在某種程度上限制了它的應(yīng)用。
[0004] 基于系統(tǒng)的拓?fù)溥B接情況，提出了一系列的PMU配置準(zhǔn)則。文獻(xiàn)提出了一種PMU 消去算法，即在所有的非零注入節(jié)點(diǎn)處安裝PMU，然后按照一定的規(guī)則消去某些節(jié)點(diǎn)的PMU 配置。該方法分成兩個(gè)階段，一個(gè)是配置階段，另一個(gè)是檢測(cè)階段。在檢測(cè)階段中需要對(duì)所 有未配置PMU的節(jié)點(diǎn)一一配置，來檢測(cè)已配置的節(jié)點(diǎn)數(shù)是否最優(yōu)。但對(duì)于如何檢測(cè)，并未提 出一個(gè)明確的過程。此外，如果系統(tǒng)利用該方法配置完成后，未配置PMU的節(jié)點(diǎn)數(shù)量與配置 PMU的節(jié)點(diǎn)數(shù)量比值過大，會(huì)造成檢測(cè)階段所占的內(nèi)存和時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于配置階段，最終會(huì)導(dǎo) 致整個(gè)配置時(shí)間過長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種基于系統(tǒng)拓?fù)淠Ｐ偷腜MU配置方 法，W節(jié)點(diǎn)間的連接情況為基礎(chǔ)，W節(jié)點(diǎn)間的鏈接程度為配置的基準(zhǔn)，對(duì)PMU進(jìn)行配置。并 通過矩陣元素間的運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)配置，加快了運(yùn)算速度。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] 基于系統(tǒng)拓?fù)淠Ｐ偷腜MU配置方法，包括，將連接葉節(jié)點(diǎn)的非零注入節(jié)點(diǎn)作為PMU 的安裝位置；從支路連接數(shù)量最大的節(jié)點(diǎn)出發(fā)，W不可觀測(cè)的非零注入節(jié)點(diǎn)作為PMU配置 的初始候選量測(cè)，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)鏈接程度大時(shí)，只對(duì)其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)配置PMU ;-旦某節(jié)點(diǎn)確定 配置PMU后，會(huì)使候選節(jié)點(diǎn)中與其相連的其它節(jié)點(diǎn)可觀，則更新候選節(jié)點(diǎn)；當(dāng)候選節(jié)點(diǎn)的數(shù) 量為零時(shí)，配置完成，進(jìn)行冗余檢測(cè)，此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)可觀。
[0008] 具體步驟包括：
[0009] 步驟一，確定電網(wǎng)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)矩陣Apm。，并求得每個(gè)節(jié)點(diǎn)所連接的支路數(shù)y;
[0010] 步驟二，將連接葉節(jié)點(diǎn)的非零注入節(jié)點(diǎn)作為PMU的安裝位置，形成PMU的確定安裝 位置集合WB和PMU的候選量測(cè)位置集合CB;將支路數(shù)y相同的節(jié)點(diǎn)形成集合EB，找到連 接支路數(shù)最多的節(jié)點(diǎn)，并初始化集合邸中的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)邸N ;
[0011] 步驟S，當(dāng)邸N〉1時(shí)，配置PMU并形成集合OPBl,OPBl中的候選位置節(jié)點(diǎn)均來自邸 中；當(dāng)邸N = 1時(shí)，把該節(jié)點(diǎn)更新到OPBl中；
[0012] 步驟四，尋找比該節(jié)點(diǎn)連接的支路數(shù)少的臨近不可觀節(jié)點(diǎn)，更新邸和邸N，配置 PMU，并形成集合0PB2, 0PB2中的候選位置來自更新后的邸中，且0PB2中節(jié)點(diǎn)的連接支路 數(shù)小于OPBl，但它們?cè)谠撓到y(tǒng)中的數(shù)值相臨近；當(dāng)邸N = 1時(shí)，把該節(jié)點(diǎn)更新到0PB2集合；
[0013] 步驟五，對(duì)集合OPBl和0PB2中的節(jié)點(diǎn)，若OPBl中的節(jié)點(diǎn)連接的支路數(shù)小于等于 4,不再進(jìn)行比較，直接把OPBl和0PB2中的結(jié)果作為必要安裝位置，更新WB和CB;否則再 配置最終PMU的位置，更新NPB和CB的值；
[0014] 步驟六，利用當(dāng)前配置進(jìn)行可觀分析，判斷CB中節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，若為0轉(zhuǎn)到步驟屯； 若不為0,尋找比該節(jié)點(diǎn)連接支路數(shù)量少的臨近不可觀節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)到步驟=;
[001引步驟屯，冗余檢測(cè)。
[0016] 所述步驟=和步驟四中配置PMU的方法包括：
[0017] 若相比較的兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)在同一個(gè)邸集合中，相連的不可觀節(jié)點(diǎn)的配置按規(guī)則 EVRl和規(guī)則EVR2進(jìn)行配置：
[001引規(guī)則EVRl，若（Apmu,i&Apmu,i)B《X50 %，則兩個(gè)節(jié)點(diǎn)均安裝PMU;若不滿足， 則按照規(guī)則EVR2配置，和Apmu, ,分別為矩陣Apmu中第i行和第j行所對(duì)應(yīng)的元素， (Apmu,i&Apmu,.j)B指的是節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j的鏈接數(shù)量；y;代表Apmu中第i行元素之和；
[001引規(guī)則EVR2,比較兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的鄰接節(jié)點(diǎn)中連接的支路數(shù)小于等于3的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，W 連接數(shù)量多的節(jié)點(diǎn)作為PMU的安裝位置，而另一個(gè)節(jié)點(diǎn)則不安裝PMU。
[0020] 所述步驟五中配置最終PMU的位置的方法為：
[0021] 若相比較的兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)不在同一個(gè)邸集合中，且節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的支路數(shù)y為相鄰的 按規(guī)則肥VRl和肥VR2配置：
[002引規(guī)則肥VRl，若兩個(gè)節(jié)點(diǎn)中，若滿足（Apmu, i&Apm。, i) B《ymX 50 %，ym= max (y 1，yj)，則 兩個(gè)節(jié)點(diǎn)均安裝PMU，若不滿足，則按照規(guī)則肥VR2配置；
[002引規(guī)則肥VR2,若C j-Ci，貝帷節(jié)點(diǎn)j處安裝PMU，否則在節(jié)點(diǎn)i處安裝PMU ;其 中，和y，分別代表節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)，所連接的支路數(shù)且y 1> y，，ci和C ,分別代表節(jié)點(diǎn)i與 節(jié)點(diǎn)j鄰接的支路數(shù)小于等于3的節(jié)點(diǎn)數(shù)。
[0024] 所述CB集合中PMU的候選量測(cè)位置為不可觀的非零注入節(jié)點(diǎn)，所述步驟二中形成 的CB集合為所有不可觀的非零注入節(jié)點(diǎn)。
[00巧]冗余檢測(cè)方法包括，找出需要進(jìn)行冗余檢測(cè)的冗余檢測(cè)點(diǎn)，從連接數(shù)量最多的冗 余檢測(cè)點(diǎn)出發(fā)，一一消去，若該點(diǎn)消去后，影響了系統(tǒng)的可觀性，則保留該點(diǎn)的配置，否則消 去該點(diǎn)的配置。
[0026] 所述冗余檢測(cè)點(diǎn)的判斷方法為，若節(jié)點(diǎn)i滿足Vpi《 50%，則該節(jié)點(diǎn)作為冗余檢測(cè) 點(diǎn)，其中：
，Nwi為節(jié)點(diǎn)i安裝PMU后，增加的其它可觀節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，且運(yùn)些節(jié)點(diǎn)與 節(jié)點(diǎn)i相連，Nebi為節(jié)點(diǎn)i連接的節(jié)點(diǎn)數(shù)。
[0027] 考慮系統(tǒng)的單一量測(cè)損失下的增加PMU過程的配置規(guī)則包括：
[0028] 規(guī)則1 :在所有單一可觀的母線中，若節(jié)點(diǎn)i連接的單一節(jié)點(diǎn)數(shù)最多，則節(jié)點(diǎn)i首 先被考慮安裝PMU，并按連接數(shù)量下降的順序依次安裝，直到所有節(jié)點(diǎn)均多重可觀；
[0029] 規(guī)則2 :若連接到零注入節(jié)點(diǎn)的所有節(jié)點(diǎn)中，只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)是單一可觀的，則該節(jié) 點(diǎn)不需要安裝PMU ;
[0030] 再配置的具體過程如下：
[003。 1)找到單一可觀的所有節(jié)點(diǎn)，記錄在集合SMB中；
[0032] 2)在所有未配置PMU的節(jié)點(diǎn)中，W連接單一節(jié)點(diǎn)最多的節(jié)點(diǎn)作為PMU的安裝位置， 且在SMB中去除掉多重可觀的節(jié)點(diǎn)，包括滿足規(guī)則2的節(jié)點(diǎn)；
[0033] 3) W連接單一可觀數(shù)量下降的次序安裝PMU，并依次去除SMB中去掉多重可觀的 節(jié)點(diǎn)；若SMB中不包含任何節(jié)點(diǎn)時(shí)，配置完成。
[0034] 本發(fā)明的有益效果：
[0035] 本發(fā)明W節(jié)點(diǎn)間的鏈接程度作為PMU配置的基準(zhǔn)