遗传算法在PMU优化配置中的应用

基于GPS的同步相量测量单元(PMU)是一种新型的高精度测量装置,能够测量母线电压相量.由于经济和技术等方面的原因,每个节点都配置PMU还不能成为现实.为此,提出了在传统的状态估计的基础上,部分安装PMU以后的状态估计模型.基于此模型,以提高状态估计的精度为目标,引入遗传算法,应用遗传算法的全局搜索特性,自动获取和积累有关搜索空间的知识,并自适应地控制搜索过程来优化PMU的配置数量和安装位置,并用IEEE14节点网络验证了算法的可行性.     

计及PMU的状态估计精度分析及配置研究

基于GPS的同步相量测量单元（PMU）是一种新型的高精度测量装置,能够测量母线电压相量。该文提出了在传统的SCADA量测系统的基础上,部分地安装PMU以后混合量测系统的状态估计模型。基于此模型,可定量地分析引入PMU以后对状态估计精度的改善程度。进而讨论了以提高状态估计精度为目标的PMU配置方案。     

基于改进自适应遗传算法的系统可观测PMU最优配置

以电力系统配置同步相量测量单元（PMU）个数最少、系统有最大测量冗余度为目标,全网可观测为约束,提出PMU最优配置模型,同时针对实际电网中存在某些重要节点已经初步安装PMU或者必须安装PMU的情况,提出了特殊约束条件,并给出了相应的求解算法。在此基础上,用改进自适应遗传算法求解此模型,保证全局最优。对某省49节点电网进行的计算表明,改进的自适应遗传算法收敛到全局最优解的概率优于传统的遗传算法和自适应遗传算法,更适用于工程实际。     

基于模拟退火混合遗传算法的电力系统相量测量装置优化配置

针对确定配置同步相量测量单元(phasor measurement units,PMU)的最小数和最佳位置以达到最大网络结构可观测性的PMU最优配置问题,提出了模拟退火遗传算法。该算法对常规遗传算法会出现早熟现象、局部寻优能力较差等缺点,在遗传算法中融入模拟退火算法算子,实现了模拟退火的良好局部搜索能力与遗传算法的全局搜索能力的结合。将该算法应用于优化PMU安装地点选择,实现了安装点最少,而整个系统可观的目标。IEEE14节点系统和新英格兰39节点算例系统对所提方法进行了验证。     

基于广域测量系统的状态估计研究综述

广域测量系统（WAMS）的逐步发展给电力系统在线分析方法提供了一个新思路。针对WAMS测量精度高、具有同步相量测量功能以及数据传输快等特点，分别从引入高精度节点电压相量量测的状态估计算法、引入高精度支路电流相量量测的算法、引入全部WAMS量测的算法以及其他与WAMS状态估计相关的问题等4个方面，介绍了目前引入WAMS量测的各种状态估计算法；并详细分析了各种算法的优缺点和适用范围，从工程应用出发研究其可行性，对部分算法给出了改进措施。讨论了WAMS的不良数据检测与辨识问题、相量测量装置（PMU）的最优配置问题以及基于PMU的动态状态估计和谐波状态估计等与WAMS状态估计相关的其他问题。     

电力系统状态估计中相量测量单元的优化配置

利用相量测量单元(PMU)量测的状态估计模型,在等效电流量测变换的状态估计模型的基础上,给出了基于粒子群优化算法(PSO)的PMU配置。经算例验证,尽管在PMU测点数较少时,PSO与遗传算法(GA)的优化结果相同,但随着PMU测点数的增多,PSO优于GA,具有实用价值。     

电力系统相量测量装置最优配置混合算法的研究

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最优配置问题。将遗传算法和禁忌算法有效结合形成禁忌遗传算法,该算法在改进交叉和变异算子的基础上,继承和发展了遗传算法基于多点搜索、鲁棒性强等诸多优点,每当群体有出现早熟而陷入局部最优解的趋势时,利用禁忌搜索增强算法的爬山能力,避免算法早熟而陷入局部最优解,增强算法的全局收敛能力和收敛速度。与遗传算法和禁忌搜索方法相比,禁忌遗传算法具有更好的全局收敛能力和收敛速度。最后采用IEEE14,IEEE30和IEEE57节点系统对算法的有效性进行了验证。     

基于SCADA/PMU混合量测的广域动态实时状态估计方法

根据来自监视控制与数据采集(supervisory control and data acquisition,SCADA)系统和相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)的数据特点,提出了一种基于SCADA/PMU混合量测的广域动态实时状态估计方法,该方法充分利用了各节点间电压变化的相互联系,通过SCADA系统提供的初始值和安装PMU的节点的电压量测可简单地获得其他未安装PMU节点的电压相量。该方法有效地解决了在PMU配置不足的情况下如何观测电网状态以及如何在动态过程下实时观测电网。最后,通过对新英格兰10机39节点系统的多种故障进行仿真,验证了该方法的有效性和准确性。     

主动配电网多目标PMU最优配置

随着大规模的分布式电源(distributed generation,DG)接入及电网与用户互动增加,主动配电网状态估计结果与量测配置需要考虑更多不确定性因素。为加强对配电网的实时监测与控制,提高配电网运行态势感知能力,需要发展同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)。在计及DG与负荷不确定性的基础上,建立了考虑经济性、配电网状态估计精度以及节点电压越限概率的多目标PMU最优配置模型。以拟蒙特卡洛方法模拟DG与负荷的不确定性;基于两步式加权最小二乘方法,构建混合量测配电网状态估计模型,并利用改进的自适应多目标二进制差分进化算法进行求解,从而得到特定状态估计误差精度下的PMU最优配置Pareto非劣解集。通过IEEE 33节点配电网系统进行仿真计算分析,验证了所提模型与算法的可行性与有效性。     

动态状态估计中PMU配置的离散粒子群优化算法

以提高动态状态估计精度为目标,采用离散粒子群优化(discrete particle swarm optimization,DPSO)算法对同步相量测量单元(phsor measurement unit,PMU)的配置点进行优化。该方法克服了传统解析优化方法难以适应不连续目标函数和不连通约束域等情况的缺点,同时,在配置有限PMU的情况下使PMU量测量发挥最大效益。最后对基于扩展Kalman滤波算法的动态状态估计模型进行仿真,证明了经DPSO优化后的配置与随机配置相比最大可能地利用了PMU的高精度量测信息,充分发挥了PMU量测的优点,大大提高了动态状态估计的精度。     

基于相量量测的电力系统线性状态估计

分析了相量量测装置的量测误差情况,指出了相量量测参与状态估计计算的必要性。在完全使用相量量测的情况下,给出了基于直角坐标系的实数形式的电力系统线性量测方程和相应的线性静态状态估计算法。对负荷预报加潮流计算的系统状态预报方法进行改进,通过对误差协方差阵计算公式的推导与简化,提出了新的预报误差协方差阵计算公式,并将其与线性量测方程相结合,提出了基于相量量测的线性动态状态估计算法。最后讨论了线性状态估计算法的使用条件,并采用IEEE30节点系统对提出的算法进行了验证。     

基于禁忌搜索算法的相量测量装置最优配置

将相量测量装置(PMU)测量得到的电压相角引入到状态估计中,可有效地提高状态估计精度.但是工程实际中,不可能所有节点都安装PMU,为此,提出了采用禁忌搜索算法对PMU的装设地点进行最优配置.算例表明,经过最优配置后状态估计的精度得到了提高.     

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。     

Multi‐objective PMU placement optimization considering the placement cost including the current channel allocation and state estimation accuracy

The optimal phasor measurement unit (PMU) placement problem in power systems has been considered and investigated by many researchers for accurate and fast state estimation by PMUs. However, the current channel cost of the PMU affects the total placement cost. This paper proposes a novel formulation in the multi‐objective optimal PMU placement, which minimizes the PMU placement cost with the current channel selection and the state estimation error. The current channel selection is represented as a decision variable in the optimization. For trade‐off objective functions, the Pareto approach by nondominated sorting genetic algorithm II (NSGA‐II) is applied in the optimization. The result of the numerical experiment in this paper demonstrates the advantage of considering the appropriate PMU current channel allocation, compared with the conventional method that ignores it, in the modified IEEE New England 39‐bus test system. As a result, the proposed method obtained a better Pareto solution compared with the conventional one because of the consideration for the current channel selection. An advantage of the proposed PMU placement is that it is able to reduce the total PMU placement cost while maintaining the state estimation accuracy.     

考虑量测坏数据的发电机动态状态估计方法

随着相量测量单元(PMU)的广泛应用,基于PMU的发电机动态状态估计的研究越来越受到重视。如果存在量测坏数据,动态状态估计的滤波效果会受到严重的影响。首先介绍了一种基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的发电机动态状态估计方法。然而,由于PMU数据的质量不高,为解决坏数据的问题,推导残差方程得出时变的阈值,再通过一种迭代检测的方法确定坏数据的测点位置。对于坏数据对应的量测,算法将其剔除后重新进行一次估计,以修正估计结果。算例结果表明,该方法能有效抑制量测坏数据对发电机动态状态估计的影响。     

基于改进自适应遗传算法的电力系统相量测量装置安装地点选择优化

将进化参数衰减因子与基于适应度变化的自适应遗传算法相结合,提出了一种新的自适应遗传算法,使遗传算法在进化过程中能够同时根据个体适应度和进化时间的变化自动调整交叉与变异概率,克服了原有自适应遗传算法易早熟的缺点,提高了最优解的多样性和寻优速度.精英个体保留策略保证了整个算法的全局收敛性.在约束条件处理时,采用了不可行解启发性修复方法,提高了算法的优化效果.基于图论的深度优先方法用于系统可观性分析.将新的自适应遗传算法应用于优化相量测量装置安装地点选择,实现了安装地点最少,而整个系统可观的目标.该算法已在某省46节点系统的优化计算中得到了验证.     

电力系统PMU安装地点选择优化算法的研究

将进化衰减因子引入了遗传算法,构造了一种新的自适应遗传算法。新算法在进化过程中能够同时根据个体适应度和进化时间的变化自动调整交叉与变异概率,克服了遗传算法易早熟的缺点,提高了最优解的多样性,加快了算法寻优速度。精英个体保留策略保证了整个算法的全局收敛性。算法约束条件处理采用了不可行解启发性修复方法,保证了全部优化结果都被严格限定在了满足约束条件的解空间内。基于图论的深度优先搜索方法用于系统可观性分析。将新的自适应遗传算法应用于优化PMU安装地点选择,实现了安装地点最少,而整个系统可观的目标。该算法已在某省     

基于混合量测的二次线性状态估计方法及其工程应用

基于相量测量单元(PMU)和数据采集与监控(SCADA)混合量测进行状态估计计算时,如果仍采用传统非线性估计模型,将面临PMU量测计算权值难以确定、PMU量测坏数据辨识不准、相角参考点和成熟商用程序改动等多方面问题。提出了一种基于混合量测的二次线性状态估计方法。该方法在传统非线性状态估计收敛后,利用其结果中的各节点电压幅值及相角估计值和PMU相量量测再进行二次线性状态估计计算,有效解决了上述问题。最后结合电网实例验证了该方法的有效性。     

An adaptive PMU based fault detection/location technique fortransmission lines. II. PMU implementation and performance evaluation

Part I of this paper set sets forth theory and algorithms for adaptive fault detection/location technique, which is based on phasor measurement unit (PMU). This paper is Part II of this paper set, A new timing device named “Global Synchronism Clock Generator, GSCG” including its hardware and software design is described in this paper, Experimental results show that the synchronized error of rising edge between the two GSCGs clock is well within 1 ps when the clock frequency is below 2.499 MHz. The measurement results between Chung-Jeng and Chang-Te 161 kV substations of Taiwan Power company by PMU equipped with GSCG is presented and the accuracy for estimating parameters of line is verified. The new developed DFT based method (termed as smart discrete Fourier transform, SDFT) and line parameter estimation algorithm are combined with PMU configuration to form the adaptive fault detector/locator system. Simulation results have shown that SDFT method can extract exact phasors in the presence of frequency deviation and harmonics, The parameter estimation algorithm can also trace exact parameters very well, The SDFT method and parameter estimation algorithm can achieve accuracies of up to 99.999% and 99.99%, respectively. The EMTP is used to simulate a 345 kV transmission line of Taipower System. Results have shown that the proposed technique yields correct results independent of fault types and is insensitive to the variation of source impedance, fault impedance and line loading. The accuracy of fault location estimation achieved can be up to 99.9% for many simulated cases, The proposed technique will be very suitable for implementation in an integrated digital protection and control system for transmission substations