基于相量测量单元优化配置的配电网谐波状态估计研究

随着大量电力电子设备的接入,配电网谐波问题愈发严重。谐波状态估计的准确性直接影响到后续的谐波治理效果。相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)可以实时测量节点电压与支路电流,可借助其实现谐波状态估计。然而目前PMU价格较高,如何进行合理的优化配置保证全网谐波状态可观,同时提高谐波状态估计的准确性,是亟待解决的问题。首先构建以PMU经济配置和谐波状态估计精度最高为目标的PMU优化配置模型,并提出一种改进二进制粒子群-遗传混合算法用于求解。随后在实时仿真器中搭建IEEE14节点模型,选用均值插补法以及Vondrak滤波法进行数据处理并分析了优化所得多种PMU配置场景对谐波状态估计的影响。结果表明:所提算法从减少投资成本及降低谐波状态估计误差角度考虑,能够给出合理的PMU配置方案,有助于支撑工程决策。

基于改进鲸鱼优化算法的同步相量测量单元多目标优化配置

针对因配电网节点数目多但投资成本少造成的同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)供需不平衡问题,建立了考虑PMU配置个数、状态估计误差的PMU多目标优化配置模型,优化问题的目标是最小化所需的PMU个数和最小化状态估计误差。并提出一种改进鲸鱼优化算法来求解模型。首先引入非支配排序和拥挤度计算来选择并排序Pareto非支配解,保证算法求解全局最优值的能力,其次引入Levy飞行策略对鲸鱼优化算法的螺旋更新位置进行变异扰动,使算法不易陷入局部最优。最后,采用优化配置模型对IEEE 33标准节点系统进行仿真计算。结果表明,与遗传算法和粒子群算法相比,采用改进鲸鱼优化算法求解PMU多目标优化配置模型具有更高的可行性和有效性。

基于相量测量单元和故障指示器的配电网故障定位研究

研究配电网故障定位技术,快速定位故障发生点,对缩短停电时间,提高配电网供电可靠性具有重要意义。介绍了目前基于相量测量单元的配电网故障定位研究现状,基于故障指示器的配电网区段定位原理与研究情况,以及基于相量测量单元和故障指示器相结合的配电网故障定位方法。在此基础上探讨了未来配电网故障定位技术的研究方向。

基于状态估计方法的相量测量单元电压稳定性研究

简要介绍电网的电压稳定性,并提出了基于状态估计的相量测量单元(PMU)测量电压稳定性的方法,该方法主要针对由于负载率变化引起的电压变化,并对不同负载情况和不同电压值情况下的电压稳定性进行了说明。提出通过采用加权最小二乘(WLS)方法对电力系统电压状态进行状态估计,同时通过使用PMU直接生成测量结果。为了在电力系统中达到PMU的最大利用效率,采用贪婪算法求解PMU的优化配置问题,利用电压稳定性指数和其他电压分析工具,推导出了PMU配置的最优位置。通过在电力系统中使用PMU,优化了电力系统中电压状态估计中繁琐的迭代过程,并且解决了电力系统中PMU的最优配置问题(OPP)。

相量测量单元实现次同步振荡在线辨识和告警的探讨

为了及时发现电力系统中的次同步振荡,采取措施保障机组安全和电力系统稳定运行,结合同步相量测量的算法原理分析了次同步振荡对相量测量单元(PMU)测量结果的影响;针对IEEE Std C37.118—2011标准对于同步相量测量提出的新要求,分析了遵循新标准的PMU测得的同步相量数据应用于主站次同步振荡监测时存在的问题,并指出了在主站实现次同步振荡分析的局限性;在此基础上提出在PMU装置上实现次同步振荡在线辨识和告警的方法,通过仿真试验验证了方法的可行性。

基于有限相量测量单元测量故障分量信息的故障定位算法

提出了一种基于有限同步相量测量单元(PMU)测量故障分量信息的故障定位算法。采用间隔母线配置PMU的布点策略,即在2条配置有PMU的母线之间间隔一条非零注入并且未配置PMU的母线。该算法首先运用叠加原理获得系统的纯故障等值模型,进而对纯故障等值模型进行等价变换,以获得故障线路两端的系统阻抗等值模型和故障点注入电流源的转移等值模型,最后结合这2种等值模型,实现对故障点的精确定位。该算法没有迭代过程,不存在伪根问题,且计算量小。此外,该算法不受电网拓扑、过渡电阻、振荡状态及系统运行方式的影响。动模试验结果验证了该方法的有效性。

北斗卫星导航系统与GPS互备授时的分布式相量测量单元

我国自主开发的北斗卫星导航系统为同步相量测量的时钟源提供了一种新的选择。文章从卫星信号覆盖范围、用户容限、授时脉冲的同步性能等方面分析了将北斗授时应用于我国电力系统广域同步相量测量的可行性。使用北斗和GPS授时的同步相量测量的对比试验结果验证了北斗授时的有效性。在此基础上还研制了北斗与GPS互备授时的分布式相量测量单元。

相量测量单元测量值对状态估计中等效电流量测变换算法的影响

针对同步相量测量单元(PMU)能够直接测量母线电压相量的特点,分析了引入 PMU测量值对电力系统状态估计的影响。首先修正等效电流量测变换算法,提出了极坐标系下的全雅可比矩阵算法和简化雅可比矩阵算法,分别从增加PMU 节点电压量测方程、以 PMU 测量值作为迭代初值、修正等效电流量测计算公式以及修正雅可比矩阵四方面分析了引入 PMU测量值对算法迭代次数和滤波效果的影响。理论分析和算例结果表明,PMU测量值在这四方面对算法的迭代次数和滤波效果均有影响,有些影响还与 PMU 的数量有关。

基于相量测量单元的输电线路温度跟踪估计

载流导体电阻与温度变化之间有明确的物理解析规律,基于这一规律,借助相量测量单元(PMU)量测的信息,首先建立了遵循线性最小二乘估计电阻并间接跟踪输电线路温度的模型;继而推导了PMU直接量测信息误差分布经过转换后间接量测的误差散布规律与概率表达;最后在量测误差存在相关性的条件下,分析了目标函数值的分布概率,指出传统的不良数据识别手段依然有效。由此,建立输电线路温度的跟踪估计,实现输电线路动态热定值(DTR)的软实现思想,从而为输电线路潜在能力挖掘提供简捷手段,具有良好的应用前景。

基于同步相量测量单元的直流附加控制器研究

利用直流系统的快速响应特性,可以在不增加附加设备的条件下有效地抑制交直流系统的低频振荡。基于全球定位系统(GPS)的同步相量测量单元(Phasor Measurement Unit,PMU)能够测量母线电压相量,尤其是电压的相角。该文利 用PMU可改进控制提出了一种基于PMU的直流附加控制器,该控制器以不同区域电压相角差作为输入信号,能有效地反映区域间的低频振荡信息,同时研究了通信延迟对系统阻尼的影响,并考察了控制器的鲁棒性。以一个四机两区域系统作为测试系统,利用仿真软件PSS/E对系统进行小信号稳定和时域仿真分析,分析结果表明该直流附加控制器在系统较大的运行范围内提高了系统阻尼和系统区域联络线的传输能力,有效地抑制系统低频振荡,并且具有较好的鲁棒性,在故障情况下也能较好地发挥作用。

采用相量测量单元实测扰动数据的电力系统稳定器参数设计

电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)是目前抑制电力系统低频振荡最经济、最有效的办法,PSS抑制低频振荡的效果很大程度依赖于参数好坏。传统的PSS设计方法需要测量励磁系统的无补偿滞后特性,然而,这种基于在线激励的方法可能会对系统稳定性造成危害。为此,提出了一种基于相量测量单元(phasormeasurement units,PMUs)实测扰动数据的PSS参数设计方法。首先推导了单机无穷大系统线性化模型中振荡时各物理量的相位关系,再利用多信号Prony辨识得到的相位计算励磁系统的相位滞后特性,最后采用相位补偿法设计PSS参数。该方法利用电网中自有的扰动数据,不需要施加激励信号,具有很好的工程应用价值。采用贵州电网PMU实测记录的两次扰动数据进行仿真,结果显示按照提出的方法得到的PSS参数能够进一步改善相关模式的阻尼特性,提高系统的稳定性,表明了该方法的有效性。

船舶电力系统相量测量单元多目标优化配置问题

为实现船舶电力系统潮流方程直接可解,同时保证相量测量单元(PMU)配置数目最少和N-1电压相量可解冗余度最高,提出了船舶电力系统PMU多目标优化配置方法。首先根据船舶电力系统不同工况下潮流方程的特点,分析得到PMU配置方案是否满足不同工况下潮流方程直接可解的判断方法;在此基础上,着重考虑最大运行工况下PMU配置数目最少和N-1电压相量可解冗余度最高的要求,建立了PMU多目标优化配置模型,并采用量子遗传优化算法对模型进行求解。以24节点典型船舶电力系统为例对所提方法进行了说明和验证,结果表明,该方法可实现全局多目标寻优,从而找到准确而完整的Pareto最优前沿。得到的PMU优化配置方案可为船舶电力系统配置PMU提供参考。

基于多目标进化算法的相量测量单元优化配置

研究了配置相量测量单元(PMU)后电力系统可观测性的判断方法,以保证电力系统完全可观测为约束条件,以配置PMU数目最小和保证测量量具有最大量测冗余度为目标,建立了PMU最优配置问题的数学模型。这是一个多目标优化问题,需要寻求一组Pareto最优解,应用多目标进化算法求解该问题可以得到多种满足条件的PMU配置可行方案。最后,以IEEE39节点系统为例验证了该方法的合理性。

基于发电机组同调分群的相量测量单元优化配置方法

提出了一种基于数据挖掘和同调分群的相量测量单元的优化配置方法,在对各种运行方式和故障场景进行穷尽式仿真后,通过免疫聚类算法对各种动态场景进行同调性分析,由于故障场景数目庞大,直接计算适合所有场景的分群结果就变得十分复杂,此时再对所有场景下的同调性分析结果先利用粗糙集在保持分类能力不变的条件下删除冗余信息进行场景压缩,最后对剩余场景进行简单组合就可以方便、简单地得到适合各种场景的同调分群方案。仿真分析结果验证了该方法的有效性。

微型同步相量测量单元在智能配电网运行状态估计中的应用

由于能源和环境的双重约束,我国将在分布式电源、电动汽车充换电设施和需求响应资源方面大力发展.首先,阐述智能配电网将呈现新的形态:间歇性和不确定性的分布式发电不断增多;配电网的运行方式多变,电力电子化明显;负荷呈现出多元化和互动性,常规的配电网量测装置与状态估计方法难以对动态特性进行准确刻画.其次,论述同步相量测量单元(PMU)功能及其在配电网状态估计中应用的必要性,并系统梳理微型同步相量测量单元和配电网状态估计技术的国内外研究现状.最后,对PMU量测特性对智能配电网状态估计性能的提升进行全面评述,针对具体关键技术提出了未来研究方向.

有限相量测量单元下最小二乘估计的广域后备保护算法

提出了一种基于有限相量测量单元(PMU)的广域后备保护算法。它采用最小二乘法得到一个区域内各节点的电压估计值,利用这些电压估计值计算出本区域内每条线路的电流估计值,获得各线路电流实际值与估计值的残差值,进行排序,将电流残差值最大的两条线路列为疑似故障线路。利用多组PMU的电压故障分量,计算出疑似故障线路的多组线路故障点位置。利用故障点位置位于[0,1]之间等特性,给出了线路故障的判据。在IEEE 14节点系统上的仿真实验结果表明,所提出的算法能够准确判断出故障线路,不受故障点位置、故障类型的影响。

基于同步相量测量单元的观测线性化最优直流附加控制器

提出了一种提高交直流系统性能的基于同步相量测量单元(Phasor Measurement Unit,PMU)的观测线性化最优直流附加控制器。该控制器利用 PMU测量得到的系统实时运行状态量可以实现系统状态方程的线性化,从而可以对直流附加控制器进行线性最优控制设计。与基于一点线性化的模型设计的控制器相比,该控制器考虑了系统的非线性,并且其控制规律随实际运行点的变化而变化。通过对单机无穷 大交直流系统进行的小信号稳定分析和时域仿真结果可见,文中设计的闭环最优控制器能够改善系统的动态特性和提高系统的功率传输能力,并且其鲁棒性比单输入、单输出超前滞后控制器的鲁棒性好。

基于相量测量单元的新息图法状态估计

采用直流潮流模型的新息图法状态估计利用支路有功功率得到新息值,忽略了有功损耗,有一定误差。文章提出在电网的某些节点装设相量测量单元(PMU)后,利用PMU所得的电压和电流量测值,将直流潮流模型下的新息网络图变换为交流潮流模型下的新息网络图来进行状态估计,提高了拓扑变化的识别精度,并且在拓扑发生变化时同样可以给出较真实的网络运行状态。

区域电网相量测量单元的配置方案及变电站动态电压稳定性的模拟评估

运用电力系统分析软件Power World对某区域电网的潮流进行了仿真计算,找出了该区域电网中电压稳定性较弱的节点与区域,给出了相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)的优化配置方案。采用最小二乘辩识等值阻抗法对该区域电网的电压稳定性进行了动态模拟评估,验证了该PMU优化配置方案的正确性和可靠性,指出可以用阻抗模比指标判定节点电压的稳定情况。

相量测量单元性能评价标准和测试方法

根据广域测量系统相量测量单元(PMU)的最新国际标准IEEEStdC37.118—2005,结合工程实际,从时间同步、静态测量精度、暂态响应、低频振荡辨识和通信协议一致性等方面分析了PMU的基本性能,提出了评价指标和测试方法。