浙江电网PMU优化配置研究

论文摘要

基于GPS技术的同步相量测量单元（PMU）在电力系统得到应用后,利用PMU高精度地直接测量节点电压幅值和相角的优点可实现线性状态估计,因而PMU在电网中的优化配置成为了研究热点。本文首先介绍了线性状态估计模型、拓扑图论支配集理论和系统可观性原理,然后基于图论支配集理论和电力系统测量条件,提出节点按可观测性状态分类,考虑系统中零注入节点的数目来减少PMU装设。以保证系统完全可观性为约束条件,以最少的PMU配置数目为目标,形成了PMU优化配置问题。采用禁忌搜索方法求解该问题,保证了全局最优。并且在IEEE 14、30、57、118节点系统和浙江实际电网500kV系统（76节点）中对该方法进行了验证,只需在全网1/5到1/3的母线上配置PMU即可实现全网完全可观测并进行线性状态估计,结果表明该方法的有效性和可行性。针对目前缺乏统一的PMU配置方法,提出了一种基于线性0-1整数规划的统一优化配置算法,并在此基础上导出了四种特殊模型,分别处理系统在正常运行方式下不考虑零注入节点完全可观测的PMU布点问题、考虑零注入节点PMU布点问题,在线路N-1故障时系统仍可观测的PMU布点问题及在PMU N-1失效时系统仍可观测的PMU布点问题。上述模型具有统一的形式,通过IEEE 14、30、57、118节点系统和2015年规划的浙江电网220kV实际系统（543节点）中布点验证了该方法的有效性和灵活性。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 PMU配置背景概述
• 1.2 PMU配置研究意义
• 1.3 PMU研究国内外发展的历史和发展现状
• 1.3.1 PMU研究国内外发展的历史
• 1.3.2 PMU配置研究发展现状
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 基于图论的PMU优化配置原理
• 2.1 PMU量测特性
• 2.2 线性状态估计模型
• 2.3 图论最小支配集
• 2.4 系统可观性原理
• 2.5 零注入节点性质
• 2.6 本章小结
• 第3章 禁忌搜索PMU最优配置原理
• 3.1 优化算法介绍
• 3.1.1 模拟退火法
• 3.1.2 遗传算法
• 3.1.3 蚁群算法
• 3.2 禁忌搜索算法
• 3.2.1 禁忌搜索设置
• 3.2.2 禁忌搜索步骤
• 3.2.3 邻域搜索中关键实现
• 3.3 算例分析
• 3.3.1 IEEE 14节点系统
• 3.3.2 IEEE 30节点系统
• 3.3.3 IEEE 57节点系统
• 3.3.4 IEEE 118节点系统
• 3.3.5 浙江电网500kV系统
• 第4章 基于线性0-1整数规划的PMU配置
• 4.1 模型建立
• 4.1.1 不考虑零注入节点
• 4.1.2 考虑零注入节点
• 4.1.3 PMU故障（N-1）
• 4.1.4 线路中断（N-1）
• 4.2 算例分析
• 4.2.1 IEEE标准系统
• 4.2.2 浙江电网220kV系统
• 第5章 总结与展望
• 5.1 本文的成果
• 5.2 后期工作展望
• 参考文献
• 作者简介
• 附录