CN110795867A - 一种基于概率可观测的电压暂降监测点的优化配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于概率可观测的电压暂降监测点的优化配置方法。该方法特征是包括三个内容：提取概率可观测矩阵、以安装成本与代价损失最少建立目标函数、以某点发生短路故障时电网概率可观测建立约束条件。本发明提出一种基于概率可观测的电压暂降监测点的优化配置方法，对系统中某些电压等级低或发生故障率低的线路，以概率可观测代替了传统的完全可观测，大大减少了安装个数。从经济角度出发，满足不同电压暂降监测精度的要求。

Description

一种基于概率可观测的电压暂降监测点的优化配置方法

技术领域

本发明属于电力系统领域，尤其涉及一种电压暂降监测点优化配置方法。

背景技术

随着电网中电力电子设备的应用与敏感设备的投入，电能质量问题日益受到广泛的关注。电压暂降作为其中一种重要的电能质量问题，占了所有电能质量问题的80％以上。因此建立一个完善可靠的电压暂降监测系统，实现对电压暂降的监测具有十分重要的意义。如何对电压暂降监测点进行合理优化配置，安装最少的监测装置来实现电压暂降的全网可观测性就成了一个重要的问题，它是后续对电压暂降特征量的提取和分析、电压暂降源的定位和治理的基础。本发明提出一种基于概率可观测的电压暂降监测点的优化配置方法，对系统中某些电压等级低或发生故障率低的线路，以概率可观测代替了传统的完全可观测，减少了安装个数。从经济角度出发，满足不同电压暂降监测精度的要求。

发明内容

本发明的技术方案是，一种基于概率可观测的电压暂降监测点的优化配置方法。其特征是该方法包括三个内容：概率可观测矩阵的提取、以安装成本与代价损失最少建立目标函数、以某点发生短路故障时电网概率可观测建立约束条件。该方法的具体实施步骤如下：

步骤1：利用电网中某点发生短路故障时的节点电压，提取概率可观测矩阵；

定义概率可观测矩阵M_P,ij表达式如式(1)所示：

式中，i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,4F；N表示节点数；F表示故障点数；4F表示4种短路故障类型下总故障点数；V_ij表示电网中某点j处发生短路故障时，节点i的电压值；V_th.max表示电压阈值的上界；V_th.min表示电压阈值的下界。

步骤2：以安装成本与代价损失最少建立目标函数；

首先定义可观测的概率y_j如下：

式中，X_i表示监测点安装向量，当i节点处安装监测装置时记为1，当i节点处不安装监测装置时记为0；y_j表示当j点发生故障时，在X_i＝1处安装监测装置时电网的可观测的概率。

定义目标函数：

式中，C_i表示在i节点安装监测装置的成本；D_j表示j点发生故障时不可观测下的损失；y_j表示可观测的概率。

步骤3：以电网中某点发生短路故障时电网概率可观测建立约束条件；

定义约束条件如式(4)所示：

式中，p_j表示j点发生短路故障时电网可观测的概率，p_j∈[0,1]。

步骤4：利用优化算法对安装向量进行求解，获得监测点的安装个数和安装位置；

具体实施方式

下面结合说明书，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

本发明提供了一种基于概率可观测的电压暂降监测点的优化配置方法，对IEEE39节点系统进行编程仿真，假定每个节点均为故障点，每条线路上除首末节点外有3个故障点；故障类型分别设置为三相短路、单相短路、两相短路、两相接地短路故障。全网总共设有141处故障点、564种故障类型。该方法的具体实现如下：

1、计算电网中某点发生短路故障时的节点电压，提取概率可观测矩阵；

对各故障点发生不同短路故障时各母线节点处的电压进行计算，设V_th.max＝0.92，V_th.min＝0.88，根据公式(1)建立概率可观测矩阵M_P，ij。由于M_P，ij矩阵维数较大，无法全部给出，因此以下只给出电网中部分点发生短路故障时的M_P，ij阵如下。当节点1发生三相短路故障时，对应M_P，ij的第一列：M_P，i1＝[1，1，1，0.9549，0.8654，0.7543，1，1，1，0.3367，0.4777，0.4370，0.3963，0.5269，0.08657，0，0.4985，0.9989，0，0，0，0，0，0，1，0.7145，0.6144，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0.2329，0，1]^T；当线路1-2的1/4处发生三相短路故障时，对应M_P，ij的第二列：M_P，i2＝[1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，0.9952，0.7916，0.6281，0.3482，1，1，1]；

2、以安装成本与代价损失最少建立目标函数；

以公式(2)建立多个目标函数如下：

令C_i＝1，D_j＝1000，即安装成本低但不完全可观测成本高的情况下，目标函数为：

对上述目标函数进行优化求解，分析该目标函数下的安装结果。

3、以电网中某点发生短路故障时电网概率可观测建立约束条件；

以公式(3)建立约束条件，其中p_j全部设为1。

4、利用优化算法对安装向量进行求解，获得监测点的安装个数和安装位置；

当以f₁为目标函数时，由于此时的安装成本低但不完全可观测成本高，所以要保证全网的完全可观测，求得其中一组安装节点为：2、12、19、24、27。由此可得，要想对全网实现完全可观测，最少的监测点的安装数量为5个。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种基于概率可观测的电压暂降监测点的优化配置方法其特征在于该方法包含如下三个步骤：

步骤1：计算电网中某点发生短路故障时的节点电压，提取概率可观测矩阵；

步骤2：以安装成本与代价损失最少建立目标函数；

步骤3：以电网中某点发生短路故障时电网概率可观测建立约束条件；

步骤4：利用优化算法对上述模型进行求解，求得监测点的安装个数和安装位置。

2.一种权利要求1所述一种基于概率可观测的电压暂降监测点的优化配置方法，其特征是步骤1中提取概率可观测矩阵M_P，ij表达式如下式所示：

式中，i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,4F；N表示节点数；F表示故障点数；4F表示4种短路故障类型下总故障点数；V_ij表示电网中某点j处发生短路故障时，节点i的电压值；V_th.max表示电压阈值的上界；V_th.min表示电压阈值的下界。

3.一种权利要求2所述一种基于概率可观测的电压暂降监测点的优化配置方法其特征是步骤2中目标函数f的建立，首先定义可观测概率y_j：

式中，X_i表示监测点安装向量，当节点i处安装监测装置时记为1，当节点i处不安装监测装置时记为0；y_j表示当j点发生故障时，在X_i＝1处安装监测装置时电网的可观测概率，

目标函数定义为：

式中，C_i表示在节点i安装监测装置的成本；D_j表示j点发生短路故障时不可观测下的损失。

4.一种权利要求3所述一种基于概率可观测的电压暂降监测点的优化配置方法其特征是步骤3中约束条件的建立，如下式所示：

式中，p_j表示j点发生短路故障时电网可观测的概率。