一種復(fù)雜電網(wǎng)下行波測(cè)距的twr最優(yōu)配置方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復(fù)雜電網(wǎng)下行波測(cè)距的TWR最優(yōu)配置方法，主要包括建立了一種基于擴(kuò)展雙端測(cè)距原理的TWR最優(yōu)配置算法模型，將TWR最優(yōu)配置問題轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷€性的0-1問題；給出了求解該模型的具體步驟。求解后得到TWR最優(yōu)配置方案，使系統(tǒng)最多故障點(diǎn)可測(cè)。該方法解決了使用最少的TWR裝置達(dá)到系統(tǒng)最大可觀性的問題。通過在IEEE-30、IEEE-57系統(tǒng)中的仿真，驗(yàn)證了該方法的正確性和可行性。此方法的適用范圍不限配電網(wǎng)類型，即使對(duì)龐大系統(tǒng)也可快速得出配置結(jié)論。
【專利說明】-種復(fù)雜電網(wǎng)下行波測(cè)距的TWR最優(yōu)配置方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種復(fù)雜電網(wǎng)下行波測(cè)距的TWR最優(yōu)配置方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的空間范圍也不斷擴(kuò)大，形成了廣域電力 系統(tǒng)。對(duì)于如此龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，由于客觀故障因素的存在，使得電網(wǎng)的安全狀況無法準(zhǔn)確 預(yù)測(cè)；但實(shí)時(shí)在線進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并由行波測(cè)距裝置獲得數(shù)據(jù)，直接定位故障位置，可以使故障 事故損失降低到最小?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)處理技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)以及GPS同步定時(shí)技術(shù)日 益成熟，可以保證實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)。
[0003] 由于廣域電力系統(tǒng)覆蓋范圍廣，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)都配置昂貴的測(cè)量裝置是不現(xiàn)實(shí)的， 因此應(yīng)該合理優(yōu)化測(cè)量點(diǎn)以獲取廣域信息。目前，國內(nèi)外對(duì)于廣域電力系統(tǒng)的測(cè)量單元 PMU(Phase Measurement Unit)的最優(yōu)配置有了大量的研究。直接使用行波監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行 測(cè)距的裝置稱為 TWR(Traveling Wave Recorder)或者 DFR(Digital Fault Recorder)，本 發(fā)明將選擇TWR作為系統(tǒng)的行波測(cè)距裝置。在廣域測(cè)距算法下，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的TWR進(jìn)行最 優(yōu)配置，可以提高系統(tǒng)可觀性且具有重大的經(jīng)濟(jì)效益。目前，國內(nèi)外對(duì)于配置算法的研究較 少：李澤文等根據(jù)所提出配置原則對(duì)TWR進(jìn)行優(yōu)化配置，運(yùn)用模擬退火算法進(jìn)行求解[1]; 鄧豐等以圖論作為基礎(chǔ)，首先將系統(tǒng)中每條線路作為故障線路，然后進(jìn)行整體監(jiān)測(cè)點(diǎn)的配 置，此作為一組解，最后，對(duì)所有線路的配置解，進(jìn)行最小交集的計(jì)算[2]，解決了文獻(xiàn)[1] 中的配置問題，但其采用的模型較簡單，對(duì)于復(fù)雜的電網(wǎng)統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)配置時(shí)，此算法效率 不高，并且沒有考慮故障位置對(duì)配置結(jié)果和系統(tǒng)的完全可觀性的影響；Mert Korkali在文 獻(xiàn)[3]的行波測(cè)距新算法基礎(chǔ)上進(jìn)行TWR的最優(yōu)配置提出了一種基于故障定位算法的同步 測(cè)量節(jié)點(diǎn)優(yōu)化方法，但該方法經(jīng)檢驗(yàn)此配置方案在IEEE-57系統(tǒng)中存在六段測(cè)量盲區(qū)，不 能滿足系統(tǒng)的完全可觀[4]。
[0004] 參考文獻(xiàn)：
[0005] [1]李澤文，姚建剛，曾祥君，等.電網(wǎng)行波故障定位裝置的優(yōu)化配置[J].電力系 統(tǒng)自動(dòng)化.2009, 33 (3) :64-68
[0006] [2]鄧豐，陳楠，曾祥君，等.基于圖論的電網(wǎng)故障行波定位裝置最優(yōu)配置算法 [J]·電力系統(tǒng)自動(dòng)化.2010,34(11) :87-92.
[0007] [3]Mert Korkali, Hanoch Lev-Ari, Ali Abur. TraveIing-ffave-Based Fault-Location Technique for Transmission Grids Via Wide-Area Synchronized Voltage Measurements[J]. IEEE Trans.Power Del. , May 2012,27(2) :1003-1011.
[0008] [4]M. Korkali and A. Abur. Optimal Deployment of Wide-Area Synchronized Measurements for Fault-Location Observability[J]. IEEE Trans. Power Del.,vol. 28, no. I, pp. 482-489, Feb,2013.


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明目的：為了解決復(fù)雜電網(wǎng)中，直接根據(jù)雙端測(cè)距原理進(jìn)行故障測(cè)距，故障點(diǎn)的 位置會(huì)直接影響TWR的測(cè)距組合，有些故障位置可能產(chǎn)生測(cè)量盲區(qū)的問題，提出一種復(fù)雜 電網(wǎng)下行波測(cè)距的TWR最優(yōu)配置方法，達(dá)到使用最少的TWR裝置，使系統(tǒng)最多故障點(diǎn)可測(cè)的 目的。
[0010] 技術(shù)方案：一種復(fù)雜電網(wǎng)下行波測(cè)距的TWR最優(yōu)配置方法，建立電網(wǎng)中TWR配置模 型并解算得到最優(yōu)配置組合，所述建立TWR配置模型包括如下步驟：
[0011] 假設(shè)電網(wǎng)系統(tǒng)的拓?fù)鋽?shù)據(jù)如下：母線數(shù)為N，線路條數(shù)為R，任意母線間的線路 表示為ij，任意母線間的線路的長度為L ij,其中i = 1，2, . . .，N ;j = 1，2, . . .，N ;1彡i < j彡N ;假設(shè)線路ij在故障點(diǎn)f發(fā)生故障，f距線路首端i的距離占據(jù)整條線路的比例為 τ ;引入變量xk，I < k < N，作為各母線是否安裝TWR的標(biāo)識(shí)變量：
[0012]

【權(quán)利要求】
1. 一種復(fù)雜電網(wǎng)下行波測(cè)距的TWR最優(yōu)配置方法，其特征在于：建立電網(wǎng)中TWR配置 模型并解算得到最優(yōu)配置組合，所述建立TWR配置模型包括如下步驟： 假設(shè)電網(wǎng)系統(tǒng)的拓?fù)鋽?shù)據(jù)如下：母線數(shù)為N，線路條數(shù)為R，任意母線間的線路表示為ij，任意母線間的線路的長度為Lij,其中i= 1，2，...，N;j= 1，2，...，N;1彡i<j彡N; 假設(shè)線路ij在故障點(diǎn)f發(fā)生故障，f距線路首端i的距離占據(jù)整條線路的比例為τ;引入 變量xk，I<k<Ν，作為各母線是否安裝TWR的標(biāo)識(shí)變量：
故障點(diǎn)f到達(dá)電網(wǎng)系統(tǒng)中各TWR的最短路徑為：Sf = {xkSfk，k= 1，2, . . .，N}，其中：
Sfk表示故障點(diǎn)f到達(dá)系統(tǒng)中第k個(gè)TWR的最短路徑，Lik表示線路ij的一端母線i到 達(dá)k號(hào)母線的最短距離，La表示線路ij的另一端母線j到達(dá)k號(hào)母線的最短距離，其中， 1彡i<j彡N，k= 1，2, . ..，N;當(dāng)Sfk中兩個(gè)表達(dá)式相等時(shí)，得到此時(shí)故障點(diǎn)f距線路首 端i的距離占據(jù)整條線路比例τ，此時(shí)τ值即為臨界點(diǎn)Ik的值：
引入變量gik、I<k<Ν，作為故障行波從母線i、j中哪一個(gè)離開的標(biāo)識(shí)變量：
建立如下TWR配置模型：
s.t.max(maxξ^minξχ)
其中，minK代表電網(wǎng)系統(tǒng)中TWR最優(yōu)配置數(shù)量，maxξi代表線路1上對(duì)應(yīng)所有TWR的 最大臨界點(diǎn)值，minξi代表線路1上對(duì)應(yīng)所有TWR的最小臨界點(diǎn)值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜電網(wǎng)下行波測(cè)距的TWR最優(yōu)配置方法，其特征在于： 解算所述TWR配置模型得到最優(yōu)配置組合包括如下步驟： 步驟1)，假設(shè)N條母線位置均安裝TWR，計(jì)算得到R條線路對(duì)應(yīng)各個(gè)TWR的臨界點(diǎn)矩陣：P= (ξ1η)ΚχΝ，1彡1彡R，1彡η彡N，其中，ξln為線路1對(duì)應(yīng)的第η個(gè)TWR的臨界點(diǎn)； 步驟2)，構(gòu)造每條線路的臨界最值所對(duì)應(yīng)安裝TWR的母線集合矩陣B= 1彡1彡1?，1 = 0，1，其中'。、'1分別是每條線路1的各個(gè)臨界點(diǎn)€1中的最小值1^1^1 和最大值maxξi所對(duì)應(yīng)安裝TWR的母線集合； 步驟3)，使用IVftI表示▽?的母線數(shù)量，其中IVnI= 1或IV/uI= 1的母線集合構(gòu)成必須安 裝TWR的母線集合矩陣Bm ; 步驟4)，比較矩陣B和Bm中母線集合，將同時(shí)出現(xiàn)在矩陣B和Bm中的母線所屬于矩陣B的母線集合從矩陣B中刪除，矩陣B剩下的母線集合按每條線路的臨界點(diǎn)分為兩類，即臨 界點(diǎn)值最小值對(duì)應(yīng)的母線集合矩陣Vpl 和臨界點(diǎn)值最大值對(duì)應(yīng)的母線 集合矩陣…其中，Bpc^Bpi內(nèi)的母線集合數(shù)量分別為m和η個(gè)； 步驟5)，對(duì)母線集合矩陣心和心內(nèi)的母線集合，若滿足對(duì)ie{1，2,
3./e[1,2,...,〃}，使得\，那么刪除母線集合矩陣Βρι內(nèi)的\母線集合，母線集合矩陣 Bpi中母線集合個(gè)數(shù)變?yōu)棣? ；若滿足je{1，2,...，n' }，]e{1,2,...,--}，使得& [ ，那 么刪除母線集合矩陣Bptl內(nèi)的Via母線集合，母線集合矩陣Bpci中母線集合個(gè)數(shù)變?yōu)閙' ； 步驟6)，對(duì)步驟5)得到的母線集合矩陣Bptl內(nèi)的母線集合，若存在第i、i'項(xiàng)有： ，即第i項(xiàng)的母線集合包含于第i'項(xiàng)，那么刪除第i'項(xiàng)對(duì)應(yīng)母線集合，母線集合 矩陣Bptl中母線集合個(gè)數(shù)變?yōu)閙";對(duì)步驟5)得到的母線集合矩陣Bpi內(nèi)的母線集合，若存 在第j、j'項(xiàng)有，即第j項(xiàng)的元素包含于第j'項(xiàng)，那么刪除第j'項(xiàng)對(duì)應(yīng)母線集 合，母線集合矩陣Bpi中母線集合個(gè)數(shù)變?yōu)閚"; 步驟7-1)，將步驟6)得到的母線集合矩陣Bptl和Bpi中所有母線集合構(gòu)建矩陣B， VpiVp…▽押 …)二(…，其中r=m" +η"; 步驟7-2)，比較矩陣B中的母線集合，若Vi門^ 〇，1彡i彡r，1彡j彡r，則更新矩 陣B，具體為：刪除矩陣元素Vi和V7，增加矩陣元素▽ =V,Π▽，更新r =r-Ι; 步驟7-3)，重復(fù)步驟7-2)，直至ΚΠν, =O，得到更新后的矩陣B; 步驟8)，從步驟7)得到的矩陣B的每一個(gè)母線集合中任選一個(gè)母線，與母線集合矩陣Bm中的母線構(gòu)成最優(yōu)配置組合。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK104459463SQ201410683177
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】薛雪, 徐成, 馮欣, 王永升, 傅國慶, 梁睿, 李大海 申請(qǐng)人:中國礦業(yè)大學(xué)