[发明专利]考虑单线故障多阶段大规模多目标PMU优化配置方法

说明书

本发明涉及电力系统监测、PMU优化配置领域，为实现在保障全局可观测性前提下，降低过高的观测冗余，本发明，考虑单线故障多阶段大规模多目标PMU优化配置方法，获取配电网络的拓扑结构，构建配电网络系统模型；根据配电网络的拓扑结构和零注入节点矩阵，构建配电网络的关联矩阵；构建配电网络的多目标同步相量测量单元PMU优化配置模型；采用大规模多目标优化算法求解所述配电网络的多目标PMU优化配置模型，得到配电网络的PMU最优部署方案集；采用主观和客观相结合的模糊决策方法，从最优部署方案集中选择出一个灵活的多阶段PMU部署方案。本发明主要应用于电力系统监测场合。

技术领域

本发明涉及电力系统监测、PMU优化配置领域，具体涉及考虑单线故障多阶段大规模多目标PMU优化配置方法。

背景技术

为应对能源危机和环境保护压力，越来越多的以可再生能源为主导的分布式电源接入电力系统，但其间歇性、不确定性特征使得电力系统的运行面临着严峻的挑战。发展智能电网是解决这一问题的有效途径。

以GPS为时间基准的同步相量测量单元(PMU)不仅满足电力系统数据采集与监测要求的空间广域性和时间同一性而且能采集电压、电流的幅值信息和相角信息。可以实现对地域广阔的电力系统运行状态进行实时监测和分析，为电力系统的实时控制和运行服务。近年来，随着5G通信技术的商业化，其稳定性高、传输速度快的优点为PMU在电力系统中的广泛使用打下了坚实基础。

想要对整个配电网络进行实时的监测与控制，该系统必须是全局可观测的。如果配电网络的所有节点都部署了PMU，则所有的节点电压和分支电流都是可观测的。但是，由于PMU的部署成本较高，且其可以测量安装节点的电压相量和相连支路的电流相量，因此在网络的所有节点上部署PMU是不现实且不必要的。

配电网络的最优PMU部署主要考虑以下四个问题：(1)在保证系统全局可观测的前提下减少PMU的部署数量；(2)使配电网络具有更高的可观测冗余度；(3)在PMU发生单线故障时，保证系统不失去全局可观测性；(4)在考虑PMU通道数量限制以及通信设施限制的情况下进行PMU最优部署。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在实现在保障全局可观测性前提下，降低过高的观测冗余，实现高效的PMU优化配置，为此，本发明采取的技术方案是，考虑单线故障多阶段大规模多目标PMU优化配置方法，获取配电网络的拓扑结构，构建配电网络系统模型，包括配电网络中的节点、支路信息；获取配电网络的零注入节点位置，构建零注入节点矩阵；

根据配电网络的拓扑结构和零注入节点矩阵，构建配电网络的关联矩阵；

构建配电网络的多目标同步相量测量单元PMU优化配置模型，包括：

在保证配电系统全局可观测性的约束条件下，以PMU部署费用最少、配电系统观测冗余最大、PMU单线故障时配电系统失去全局可观测性的概率最小、PMU单线故障损失最小、配电系统节点被观测数标准差最小为优化目标分别构建对应的目标函数；

采用大规模多目标优化算法求解所述配电网络的多目标PMU优化配置模型，得到配电网络的PMU最优部署方案集；

采用主观和客观相结合的模糊决策方法，从最优部署方案集中选择出一个灵活的多阶段PMU部署方案。

所述根据配电网络的拓扑结构和零注入节点矩阵，构建配电网络的关联矩阵，包括：

A＝merge(A′,Z)

其中，A′表示系统的原关联矩阵，Z表示系统的零注入节点矩阵，函数merge表示一种合并规则：考虑到IEEE9节点系统中，4、7、9节点均为零注入节点,如果已知节点1、5、6中的两个节点的电压，则可以在节点4处应用KCL定律估计第三个节点的电压,基于这一结论，零注入节点能够与任何连接到它的节点合并，则将节点4向节点1、节点7向节点2、节点9向节点3合并；