基于系统拓扑模型的pmu配置方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及PMU配置技术领域，尤其设及一种基于系统拓扑模型的PMU配置方法。
【背景技术】
[0002] 电力网络的迅猛发展在满足不断增加的电力需求的同时，也存在着一定的安全隐 患。电网中的状态估计为电力系统的安全运行提供了保障，但需要能使整个系统完全可观 的量测数据。传统的EMS系统虽能为状态估计提供必要的量测数据，但却不能实时监测系 统的动态行为，而相量量测装置（phasor measurement unit, PMU)的应用为电力系统的安 全运行创造了有利的条件。相对于EMS系统，PMU能够量测安装母线处的节点电压相量W 及与之相连的所有支路的电流相量，且具有较高的量测频率和精度，建立的状态量和量测 量之间的方程是线性的。若在所有节点安装PMU，则不需要任何的状态估计。但运需要巨大 的投资。因此，需要一种有效的方法来配置PMU，既能减少PMU的数量，降低投资，又能使整 个系统可观。
[0003] 目前，针对PMU的配置问题，国内外的学者相继进行了研究3。模拟退火法遗传算 法，禁忌捜索法等均为PMU的配置提供了可能，但也存在着一定的缺陷，模拟退火法的运算 时间过长，遗传算法的性能依赖于染色体的编码方式，禁忌捜索法对初始数据比较敏感。整 数规划法是PMU配置中比较传统的一种PMU配置方法。该方法需要建立目标函数（PMU的 数量最少）和约束条件（系统完全可观），其本质是通过求解矩阵来得到配置结果。整数规 划法比通常的线性规划更加难W求解，其基本求解思路都是按照一定的捜索规则求解。其 是运用于较大的系统时，往往需要更多的运算时间，在某种程度上限制了它的应用。
[0004] 基于系统的拓扑连接情况，提出了一系列的PMU配置准则。文献提出了一种PMU 消去算法，即在所有的非零注入节点处安装PMU，然后按照一定的规则消去某些节点的PMU 配置。该方法分成两个阶段，一个是配置阶段，另一个是检测阶段。在检测阶段中需要对所 有未配置PMU的节点一一配置，来检测已配置的节点数是否最优。但对于如何检测，并未提 出一个明确的过程。此外，如果系统利用该方法配置完成后，未配置PMU的节点数量与配置 PMU的节点数量比值过大，会造成检测阶段所占的内存和时间远远大于配置阶段，最终会导 致整个配置时间过长。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于系统拓扑模型的PMU配置方 法，W节点间的连接情况为基础，W节点间的链接程度为配置的基准，对PMU进行配置。并 通过矩阵元素间的运算来实现配置，加快了运算速度。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] 基于系统拓扑模型的PMU配置方法，包括，将连接叶节点的非零注入节点作为PMU 的安装位置；从支路连接数量最大的节点出发，W不可观测的非零注入节点作为PMU配置 的初始候选量测，当两个节点链接程度大时，只对其中一个节点配置PMU ;-旦某节点确定 配置PMU后，会使候选节点中与其相连的其它节点可观，则更新候选节点；当候选节点的数 量为零时，配置完成，进行冗余检测，此时整个系统可观。
[0008] 具体步骤包括：
[0009] 步骤一，确定电网系统节点的关联矩阵Apm。，并求得每个节点所连接的支路数y;
[0010] 步骤二，将连接叶节点的非零注入节点作为PMU的安装位置，形成PMU的确定安装 位置集合WB和PMU的候选量测位置集合CB;将支路数y相同的节点形成集合EB，找到连 接支路数最多的节点，并初始化集合邸中的节点个数邸N ;
[0011] 步骤S，当邸N〉1时，配置PMU并形成集合OPBl,OPBl中的候选位置节点均来自邸 中；当邸N = 1时，把该节点更新到OPBl中；
[0012] 步骤四，寻找比该节点连接的支路数少的临近不可观节点，更新邸和邸N，配置 PMU，并形成集合0PB2, 0PB2中的候选位置来自更新后的邸中，且0PB2中节点的连接支路 数小于OPBl，但它们在该系统中的数值相临近；当邸N = 1时，把该节点更新到0PB2集合；
[0013] 步骤五，对集合OPBl和0PB2中的节点，若OPBl中的节点连接的支路数小于等于 4,不再进行比较，直接把OPBl和0PB2中的结果作为必要安装位置，更新WB和CB;否则再 配置最终PMU的位置，更新NPB和CB的值；
[0014] 步骤六，利用当前配置进行可观分析，判断CB中节点的个数，若为0转到步骤屯； 若不为0,寻找比该节点连接支路数量少的临近不可观节点，转到步骤=;
[001引步骤屯，冗余检测。
[0016] 所述步骤=和步骤四中配置PMU的方法包括：
[0017] 若相比较的两个相邻节点在同一个邸集合中，相连的不可观节点的配置按规则 EVRl和规则EVR2进行配置：
[001引规则EVRl，若（Apmu,i&Apmu,i)B《X50 %，则两个节点均安装PMU;若不满足， 则按照规则EVR2配置，和Apmu, ,分别为矩阵Apmu中第i行和第j行所对应的元素， (Apmu,i&Apmu,.j)B指的是节点i与节点j的链接数量；y;代表Apmu中第i行元素之和；
[001引规则EVR2,比较两个节点的邻接节点中连接的支路数小于等于3的节点数量，W 连接数量多的节点作为PMU的安装位置，而另一个节点则不安装PMU。
[0020] 所述步骤五中配置最终PMU的位置的方法为：
[0021] 若相比较的两个相邻节点不在同一个邸集合中，且节点对应的支路数y为相邻的 按规则肥VRl和肥VR2配置：
[002引规则肥VRl，若两个节点中，若满足（Apmu, i&Apm。, i) B《ymX 50 %，ym= max (y 1，yj)，则 两个节点均安装PMU，若不满足，则按照规则肥VR2配置；
[002引规则肥VR2,若C j-Ci，贝帷节点j处安装PMU，否则在节点i处安装PMU ;其 中，和y，分别代表节点i和节点，所连接的支路数且y 1> y，，ci和C ,分别代表节点i与 节点j邻接的支路数小于等于3的节点数。
[0024] 所述CB集合中PMU的候选量测位置为不可观的非零注入节点，所述步骤二中形成 的CB集合为所有不可观的非零注入节点。
[00巧]冗余检测方法包括，找出需要进行冗余检测的冗余检测点，从连接数量最多的冗 余检测点出发，一一消去，若该点消去后，影响了系统的可观性，则保留该点的配置，否则消 去该点的配置。
[0026] 所述冗余检测点的判断方法为，若节点i满足Vpi《 50%，则该节点作为冗余检测 点，其中：
，Nwi为节点i安装PMU后，增加的其它可观节点的数量，且运些节点与 节点i相连，Nebi为节点i连接的节点数。
[0027] 考虑系统的单一量测损失下的增加PMU过程的配置规则包括：
[0028] 规则1 :在所有单一可观的母线中，若节点i连接的单一节点数最多，则节点i首 先被考虑安装PMU，并按连接数量下降的顺序依次安装，直到所有节点均多重可观；
[0029] 规则2 :若连接到零注入节点的所有节点中，只有一个节点是单一可观的，则该节 点不需要安装PMU ;
[0030] 再配置的具体过程如下：
[003。 1)找到单一可观的所有节点，记录在集合SMB中；
[0032] 2)在所有未配置PMU的节点中，W连接单一节点最多的节点作为PMU的安装位置， 且在SMB中去除掉多重可观的节点，包括满足规则2的节点；
[0033] 3) W连接单一可观数量下降的次序安装PMU，并依次去除SMB中去掉多重可观的 节点；若SMB中不包含任何节点时，配置完成。
[0034] 本发明的有益效果：
[0035] 本发明W节点间的链接程度作为PMU配置的基准