基于图论的电力系统PMU布点优化算法

基于最小支配集理论和电力系统线性量测模型,提出了可观测节点集合、WAMS可观测矩阵两个概念以及一种新的节点可观测性计算规则。以保证系统的完全可观测性和以系统图的最小支配集为搜索范围构成约束条件, 以电力系统状态完全可观测和相量测量装置（PMU）配置数目最小为目标,形成了PMU配置优化问题。并应用禁忌搜索(TS)方法求解该问题,保证了全局寻优。最后采用 IEEE 14、30、57 、118节点系统和新英格兰 39 节点系统对该方法进行了验证,仿真结果表明该方法的有效性和可行性。     

基于多目标进化算法的PMU的优化配置

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。     

N–1条件下不失去可观测性的PMU优化配置方法

针对N-1故障会导致广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)丧失对系统的观测能力,提出一种保证N-1条件下与关键线路相连的节点不失去可观测性的最优相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)配置方法。该方法首先结合复杂网络理论模型和N-1故障模型辨识出系统中脆弱线路,并定义与脆弱线路相连的母线不可观测的系统鲁棒性损失模型;然后利用模拟退火法求出系统正常情况下母线全部可观测所需的PMU数目。以此为基础,逐步增加PMU数目,建立起系统鲁棒性损失和经济性之间的关系,其可视化结果为规划人员提供了有力的决策和支持。以IEEE30节点系统为例对文中方法进行测试,实验结果表明该方法的有效性和实用性。     

一种改进的相量测量装置最优配置方法

以电力系统状态完全可观测和相量测量装置(PMU)配置数目最小为目标,提出了一种改进的PMU最优配置方法.将启发式方法和模拟退火方法有效结合以确保得到最优解,提高了基于启发式方法的初始PMU配置方案的质量,通过改进配置模型缩小了模拟退火方法的寻优范围,从而提高了求解速度.还提出了一种基于节点邻接矩阵的快速可观测性分析方法.最后采用IEEE 14、IEEE 30、IEEE 118节点系统和新英格兰39节点系统对该方法进行了验证.     

混合量测系统中利用潮流信息的电网故障诊断

为了充分利用广域量测系统(WAMS)的量测信息,提出了一种在混合量测系统中利用潮流信息的故障诊断方法。首先指出了根据WAMS量测量实现故障唯一辨识的数学条件,为PMU配置提供了依据。该方法在运行中准实时地生成预想故障,根据WAMS系统的实时量测获取可观测区域的潮流信息,将其与预想故障进行匹配,进而识别故障。该方法充分利用了PMU与SCADA的量测信息,兼顾了两种量测的特点,可实现对电网故障的在线诊断。仿真表明,该方法准确性高,在PMU配置较少的情况下,也能实现对电网故障的在线诊断。     

与SCADA互补的WAMS中PMU的配置及数据处理方法

数据采集与监控(Supervisory Control and Data Acquisition,SCADA)系统只能提供稳态的、低采样密度的、不同步的电网时间断面信息;广域测量系统(Wide-Area Measurement System,WAMS)虽然能在毫秒级的时间尺度上对电力系统进行同步测量,但在现有技术条件下它还不能完全代替SCADA系统.在相当长的时间内,势必出现两种系统并存、互为补充的局面.文章以基于负荷区的简化核心网完全可观测为原则,提出了一种实用的相角测量单元(Phasor Measurement Unit,PMU)配置方法.该方法利用PMU所产生的精确数据来同步系统其它部分的SCADA数据,并对其加上时间坐标,然后进一步利用状态估计来提高数据精度.该方法有效地考虑了WAMS精确数据与SCADA非精确数据的相互配合,具有一定实用价值.     

基于电网脆弱性和经济性评估的PMU 最优配置新方法

基于 GPS 时钟同步技术的同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)为直接观测电力系统的动态行为提供了重要手段.若电网发生 N?1故障,传统的 PMU 配置不能满足全网可观的要求.若考虑 N?1情况,PMU 配置个数较传统配置多,成本大大增加.针对上述问题,提出一种新的 PMU 最优配置方案.该方案利用广义特勒根定理对电网母线与支路进行脆弱度分析,然后对全网进行 PMU 配置及考虑 N?1情况的 PMU 配置.通过脆弱度排序、经济指标、鲁棒性分析,确定 PMU 配置新方案.以 IEEE 14标准节点系统为算例,验证了该方法的可行性.     

基于PMU硬软件概率模型的WAMS可靠性评估

基于同步相量测量单元(PMU)的广域测量系统(WAMS)是一种综合了同步PMU和通信技术的广域网络.文中分析了WAMS的网络结构和PMU的结构原理,根据WAMS的功能特点建立了PMU的硬软件失效概率模型和考虑节点可靠性的WAMS可靠性模型.利用WAMS连通可靠性的评估方法,在考虑PMU节点可靠性的情况下,用节点遍历法和不交化法计算出源宿点的最小路集,然后用频率时间法计算出整个网络连通可靠性、平均故障间隔时间等可靠性指标.以河南电网某实际WAMS网络为算例进行评估仿真,得到单个PMU的可用度和整个网络的连通可靠性,以及网络节点和链路的关键度等可靠性指标,为确定WAMS的薄弱环节提供依据.     

PMU的配置方法及WAMS在电力系统中的应用

广域测量系统(Wide Area Measurement System,WAMS)的发展,给电力系统信息测量带来了一场革命,通过相量测量单元(Phasor Measurement Unit,PMU)将电力系统中各个节点的相量测量值,如电压、电流、功角等,折算到同一个时间参考点坐标下,从而为大规模电力系统的运行状态监测分析提供了一个同步的实时数据平台,为电力系统测量,分析和控制提供了快速可靠的同步数据.本文总结了PMU的配置方法并介绍了WAMS在电力系统中的应用情况.     

基于01整数规划的多目标最优PMU配置算法

针对目前缺乏多目标PMU配置方法,提出了一种基于线性01规划的多目标优化配置算法.并在此基础上导出了三种特殊模型,分别处理系统在正常运行方式下完全可观测的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故障时系统仍可观测的PMU布点问题.该方法的突出特点在于能够同时将以上三种布点需求使用统一的形式同时处理,并且最终的布点方案在保证PMU数目最少或保证配置PMU所需费用最少的基础上获得了最高的测量冗余度.通过IEEE30、IEEE 57、IEEE118节点系统布点验证了该方法的有效性和灵活性.     

WAMS故障对电力系统可靠性的影响分析

为评价二次测量系统故障对一次系统造成的影响,本文在定义“能量信息”系统场景集基础上,将WAMS故障考虑在系统故障中,从故障结果与操作盲区对WAMS故障时的电力系统故障进行了非正常运行状态可观性分析,并结合系统失供电率指标EDNS,构建了一、二次复合系统的综合可靠性评估模型。基于蒙特卡洛仿真计算结果发现:WAMS故障对电力系统的影响十分明显,且不容忽视,通过PMU的冗余配置可以改进WAMS可靠程度,对提升电力系统整体可靠性有着显著意义。     

山东电网广域实时动态监测系统

介绍了基于同步相量测量技术的山东电网广域实时动态监测系统,它首次在国内使用国产"北斗一号"卫星导航系统为PMU提供备用授时信号,并采用可观性分析和同调性分析结合的方法,从理论上提出布点方案,对电网进行布点规划。详细介绍了系统的构成、主要功能和特点,并对其发展前景进行了展望。     

考虑继电保护隐性故障的电力系统连锁故障风险评估

提出了考虑继电保护隐性故障的电力系统连锁故障风险评估方法。采用继电保护隐性故障的概率模型描述保护装置对电力系统风险的影响,通过分析保护系统的机理表明保护装置在连锁故障中的作用,用母线孤立风险、负荷孤立风险、电网解列风险及系统综合风险来评估系统的连锁故障风险,并据此提出了减小系统连锁故障风险的预防措施。应用蒙特卡罗方法产生系统事故、保护装置和隐性故障的随机特性,编写了电力系统连锁故障风险评估与预防软件。IEEE118节点系统的应用结果证明了该方法的可行性及软件的有效性。     

A review on synchrophasor communicationsystem: communication technologies,standards and applications

The present-day power system is a complex network that caters to the demands of several applications with diverse energy requirements. Such a complex network is susceptible to faults caused due to several reasons such as the failure of the equipment, hostile weather conditions, etc. These faults if not detected in the real-time may lead to cascading failures resulting in a blackout. These blackouts have catastrophic consequences which result in a huge loss of resources. For example, a blackout in 2004 caused an economic loss of 10 billion U.S dollars as per the report of the Electricity Consumers Resource Council. Subsequent investigation of the blackout revealed that the catastrophe could have been prevented if there was an early warning system. Similar other blackouts across the globe forced the power system engineers to devise an effective solution for real-time monitoring and control of the power system. The consequence of these efforts is the wide area measurement system (WAMS). The WAMS consists of several sensors known as the phasor measurement units (PMUs) that collect the real information pertaining to the health of the power grid. This information in the form time synchronized voltage and current phasors is communicated to the central control center or the phasor data concentrator (PDC) where the data is analyzed for detection of power system anomalies. The communication of the synchrophasor data from each PMU to the PDC constitutes the synchrophasor communication system (SPCS). Thus, the SPCS can be considered as the edifice of the WAMS and its reliable operation is essential for the effective monitoring and control of the power system. This paper presents a comprehensive review of the various synchrophasor communication technologies, communication standards and applications. It also identifies the existing knowledge gaps and the scope for future research work.     

基于线路运行可靠性模型的电力系统连锁故障概率评估

线路过载被认为是致使连锁故障进一步发展的主要原因.文中基于输电线路的运行可靠性模型,计算了反映系统运行状态的连锁故障风险指标.采用递归算法生成连锁故障树,记录连锁故障路径经历的每个状态及其相应的连锁故障风险指标.在运行可靠性评估框架的基础上,结合动态潮流计算,对IEEE RTS系统进行了连锁故障运行可靠性评估.分析了不...     

基于WAMS/SCADA混合量测和离散粒子群优化算法的PMU优化配置

当前应用于状态估计的量测数据由广域测量系统(wide area measurement system, WAMS)和数据监控及采集系统(supervisory control and data acquisition,SCADA)采集, WAMS向量测量单元(phasor measurement unit,PMU)的优化配置问题成为研究的重点。本文在分析WAMS/SCADA混合量测数据成分、时间断面、精度、刷新频率4个方面差异的基础上,实现了混合量测数据的有效兼容,提出了一种基于无迹卡尔曼滤波(unscented kalman filter, UKF)动态状态估计和离散粒子群优化(discrete particle swarm optimization, DPSO)算法的PMU优化配置方案。采用该方案下的混合量测数据进行UKF动态状态估计,很好地提高了状态估计精度。在IEEE39节点系统上模拟日负荷变化验证了该PMU配置方案的有效性。     

基于协同学思想的电网连锁反应故障预防模型

给出了电力系统连锁反应事故预防的协同学思想，建立了连锁反应的故障预防模型。该模型引入了反映系统运行点距离自组织临界状态远近程度的系统连锁反应风险系数和表征系统支路之间关联程度的支路连锁反应风险系数。比较了连锁反应故障模式搜索过程和手机汉字输入法的设计思路，提出了基于混合法的连锁反应故障模式搜索方法。搜索结果表明，采用上述模型可比较不同运行方式下系统连锁反应故障的威胁程度，且模型的求解过程可作为预防单一连锁故障模式的依据，验证了该模型在防止电力系统大停电方面的有效性和可行性。     

考虑关键节点信息缺失的低频振荡扰动源定位方法

目前电力系统中相量测量单元(PMU)的配置无法满足电网整体的可观测性要求,关键节点的数据缺失是扰动源定位的一大硬伤。在结合电网数据采集与监视控制(SCADA)系统和广域测量系统(WAMS)的基础上,提出一种考虑关键节点数据缺失的低频振荡扰动源定位方法。首先定义低频振荡的耗散能量,分析耗散能量具有方向性的物理机制;然后综合PMU和SCADA的数据进行曲线回归分析,补偿缺失的关键节点数据。某电网算例结果表明,所提方法能够满足扰动源准确定位的要求。