本發(fā)明涉及pmu優(yōu)化配置，尤其是涉及一種多階段pmu優(yōu)化配置方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、pmu能為配電網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)估計(jì)、故障定位、優(yōu)化控制等方面提供極大幫助，如果在配電網(wǎng)的所有節(jié)點(diǎn)上都安裝同步相量測量裝置，那么顯然可以實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)的全局可觀。但在實(shí)際生產(chǎn)中需要考慮經(jīng)濟(jì)、空間等因素，在配電網(wǎng)的所有節(jié)點(diǎn)都配置pmu并不符合生產(chǎn)實(shí)際。因此，需要研究配電網(wǎng)絡(luò)中同步相量測量裝置的優(yōu)化布點(diǎn)，即安裝最少的同步相量測量裝置實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的全局可觀性。

2、在實(shí)際配電網(wǎng)pmu配置中，由于技術(shù)和成本上的限制，配電網(wǎng)難以一次性在所有節(jié)點(diǎn)上全部配置pmu，這是不經(jīng)濟(jì)且不可行的。且配電網(wǎng)處于改造升級的多階段動(dòng)態(tài)發(fā)展中，現(xiàn)有pmu配置有可能會(huì)出現(xiàn)因網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變而導(dǎo)致的一些節(jié)點(diǎn)或線路不可測的情況，所以獲取多階段配置pmu的最小數(shù)量和給出相應(yīng)配置的位置具有重要的研究意義。

3、pmu可以測量配置節(jié)點(diǎn)的電壓和電流相量，通過間接計(jì)算可以得到其相鄰節(jié)點(diǎn)的電壓電流向量。所以pmu可以使配置節(jié)點(diǎn)和其相鄰節(jié)點(diǎn)可觀測。相關(guān)研究表明當(dāng)系統(tǒng)不可觀測程度較小時(shí)，狀態(tài)估計(jì)結(jié)果與實(shí)際值相差不大；當(dāng)不可觀測深度較大時(shí)，根據(jù)誤差傳遞原理，進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)所構(gòu)造的偽量測的誤差變大，狀態(tài)估計(jì)誤差也隨之變大，隨著其不可觀測程度的增加，會(huì)導(dǎo)致狀態(tài)估計(jì)結(jié)果基本不可用。因此，需要一種能夠考慮狀態(tài)估計(jì)結(jié)果可用性、提升可觀性的pmu優(yōu)化配置方法，保證在系統(tǒng)不可觀情況下仍能得到有效的pmu配置方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種多階段pmu優(yōu)化配置方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

3、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種基于可觀性提升的多階段pmu優(yōu)化配置方法，該方法采用多階段串行方法，通過定義系統(tǒng)的不可觀測深度將pmu優(yōu)化配置劃分為多個(gè)階段：在臨界可觀時(shí)基于臨界可觀優(yōu)化模型進(jìn)行優(yōu)化配置，在不完全可觀時(shí)在臨界可觀優(yōu)化模型中考慮不可觀測深度約束進(jìn)行優(yōu)化配置，在冗余完全可觀時(shí)在臨界可觀優(yōu)化模型中考慮限定數(shù)目約束進(jìn)行優(yōu)化配置，得到從不完全可觀到臨界可觀再到冗余完全可觀的pmu可觀性提升優(yōu)化配置方案。

4、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的方法包括以下步驟：

5、定義系統(tǒng)的不可觀測深度；

6、根據(jù)不可觀測深度將系統(tǒng)劃分為不完全可觀、臨界可觀和冗余完全可觀三種狀態(tài)；

7、構(gòu)建臨界可觀優(yōu)化模型，所述臨界可觀優(yōu)化模型包括不等式約束和等式約束；

8、當(dāng)系統(tǒng)不完全可觀時(shí)，在臨界可觀優(yōu)化模型的不等式約束中添加不可觀測深度約束，進(jìn)行優(yōu)化配置；

9、當(dāng)系統(tǒng)臨界可觀時(shí)，基于臨界可觀優(yōu)化模型進(jìn)行優(yōu)化配置；

10、當(dāng)系統(tǒng)冗余完全可觀時(shí)，在臨界可觀優(yōu)化模型的等式約束中添加限定數(shù)目的約束，進(jìn)行優(yōu)化配置。

11、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的不可觀測深度定義為某節(jié)點(diǎn)到達(dá)相鄰的可觀測節(jié)點(diǎn)所路過的邊數(shù)，系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)的最大值作為系統(tǒng)的不可觀測深度。

12、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的臨界可觀優(yōu)化模型的pmu優(yōu)化配置目標(biāo)為最小化pmu配置數(shù)量、最大化節(jié)點(diǎn)綜合衡量度指標(biāo)和最大化系統(tǒng)量測冗余度。

13、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的臨界可觀優(yōu)化模型如下所示：

14、，

15、，

16、式中：n為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)總數(shù)；ri為節(jié)點(diǎn)i的冗余度，節(jié)點(diǎn)i的冗余度定義為其可被pmu直接量測的次數(shù)，wi為節(jié)點(diǎn)i的綜合衡量度指標(biāo)值，；b為單位列向量，；xi表示節(jié)點(diǎn)i的pmu安裝情況，

17、。

18、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的臨界可觀優(yōu)化模型的約束條件包括零注入節(jié)點(diǎn)約束：

19、，

20、式中：yij為0-1判斷相量，表示節(jié)點(diǎn)i由相鄰零注入節(jié)點(diǎn)j變得可觀測，對于非零注入節(jié)點(diǎn)yij=0；aij為0-1相量，表示節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；xj表示節(jié)點(diǎn)j的pmu安裝情況；i為網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點(diǎn)集合，n為節(jié)點(diǎn)總數(shù)，zj為0-1判斷相量，表示是否為零注入節(jié)點(diǎn)，

21、。

22、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，當(dāng)系統(tǒng)臨界可觀時(shí)，混合約束變量x由狀態(tài)相量x和零注入節(jié)點(diǎn)判斷相量y構(gòu)成，

23、，

24、其中，xi表示節(jié)點(diǎn)i的pmu安裝情況，yij為0-1判斷相量，表示節(jié)點(diǎn)i由相鄰零注入節(jié)點(diǎn)j變得可觀測；

25、臨界可觀混合約束條件如下所示：

26、，

27、其中，a為一個(gè)n階的節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣，表示系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)程度，其中的元素aij定義如下：

28、，

29、b和c矩陣均由節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系矩陣獲得：

30、，

31、zi為0-1判斷相量，表示是否為零注入節(jié)點(diǎn)。

32、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，當(dāng)系統(tǒng)不完全可觀時(shí)，根據(jù)不可觀測深度約束構(gòu)建廣義連接矩陣，并用廣義連接矩陣替換臨界可觀優(yōu)化模型不等式約束中的節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣，其中，所述廣義連接矩陣的構(gòu)建方法為：

33、設(shè)系統(tǒng)不可觀測深度為d，尋找與某節(jié)點(diǎn)相連距離為d+1的節(jié)點(diǎn)，將二者連接起來，構(gòu)成虛擬的連接關(guān)系，基于虛擬連接后的節(jié)點(diǎn)關(guān)系構(gòu)造廣義連接矩陣，廣義連接矩陣中的元素aij重新定義為：

34、。

35、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，當(dāng)系統(tǒng)不完全可觀時(shí)，將臨界可觀優(yōu)化模型的約束修改為：

36、，

37、其中，ad表示不可觀測深度為d時(shí)的廣義連接矩陣。

38、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，當(dāng)系統(tǒng)冗余完全可觀時(shí)，將臨界可觀優(yōu)化模型的約束修改為：

39、，

40、式中：bset為根據(jù)電網(wǎng)建設(shè)實(shí)際需求或者經(jīng)濟(jì)條件可設(shè)定的pmu配置數(shù)，ones(1,n)為一個(gè)長度為n的行向量，向量中的所有元素均為1，zeros(1,n*n)表示一個(gè)長度為n×n的行向量，向量中的所有元素均為0。

41、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的臨界可觀優(yōu)化模型為線性模型，且優(yōu)化配置本身為一個(gè)0-1規(guī)劃問題，采用0-1整數(shù)規(guī)劃算法求解模型。

42、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種基于可觀性提升的多階段pmu優(yōu)化配置系統(tǒng)，基于所述的pmu優(yōu)化配置方法，該系統(tǒng)包括：

43、階段劃分模塊：通過定義系統(tǒng)的不可觀測深度將pmu優(yōu)化配置劃分為多個(gè)階段；

44、臨界可觀優(yōu)化模型構(gòu)建模塊：構(gòu)建臨界可觀優(yōu)化模型；

45、pmu優(yōu)化配置模塊：采用多階段串行方法，在臨界可觀時(shí)基于臨界可觀優(yōu)化模型進(jìn)行優(yōu)化配置，在不完全可觀時(shí)在臨界可觀優(yōu)化模型中考慮不可觀測深度約束進(jìn)行優(yōu)化配置，在冗余完全可觀時(shí)在臨界可觀優(yōu)化模型中考慮限定數(shù)目約束進(jìn)行優(yōu)化配置，得到從不完全可觀到臨界可觀再到冗余完全可觀的pmu可觀性提升優(yōu)化配置方案。

46、根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的方法。

47、根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的方法。

48、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

49、本發(fā)明采用多階段串行方法，考慮節(jié)點(diǎn)綜合衡量度指標(biāo)將pmu優(yōu)化配置劃分為多個(gè)階段：在不完全可觀時(shí)考慮不可觀測深度約束，在冗余完全可觀時(shí)進(jìn)行限定數(shù)目的優(yōu)化配置，最終得到從不完全可觀到臨界可觀再到冗余完全可觀的pmu可觀性提升配置方案，可以在系統(tǒng)不可觀測程度較高的情況下實(shí)現(xiàn)有效的pmu優(yōu)化配置。