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考虑拓扑约束并采用改进遗传算法的pmu优化配置

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电网技术 2014年第8期38卷 2063-2070页

作者：赵媛媛袁澎艾芊吕天光上海交通大学电气工程学院上海市闵行区200240 华东电力设计院上海市浦东新区201200

为了进一步提高同步相量测量单元(phasor measurement unit,pmu)配置的效率以及其在大规模系统中的应用,提出一种结合人工智能方法和图论方法的混合优化算法。该算法以4种拓扑重构规则和3种pmu配置规则为基础,利用拓扑约束分析法逐步得... 详细信息

为了进一步提高同步相量测量单元(phasor measurement unit,pmu)配置的效率以及其在大规模系统中的应用,提出一种结合人工智能方法和图论方法的混合优化算法。该算法以4种拓扑重构规则和3种pmu配置规则为基础,利用拓扑约束分析法逐步得出目标电网pmu配置的约束条件,有效缩小了问题的可行解空间,并提出基于序号编码法的遗传算法(genetic algorithm,GA),使用改进的交叉变异算子避免繁殖过程中出现不可行解,从而进行高效的优化。算例表明,所提算法不仅能够准确得到最小pmu配置数目,而且对大系统也具有较快的运算速度,在大规模系统pmu配置中具有很高的应用价值。

关键词： pmu优化配置拓扑约束遗传算法序号编码图论可观测性分析

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基于动态规划算法的pmu优化配置

电网技术 2007年第S1期31卷 52-56页

作者：张作鹏陈刚白茂金重庆大学电气工程学院重庆市沙坪坝区400044

以电力系统状态完全可观测和pmu配置数目最小为目标,提出基于动态规划算法的pmu优化配置方案。选择pmu配置位置为动态规划的状态,pmu台数为动态规划的阶段数,从而实现动态规划计算。通过预处理准则、对称性准则、优胜劣汰准则提高了计... 详细信息

以电力系统状态完全可观测和pmu配置数目最小为目标,提出基于动态规划算法的pmu优化配置方案。选择pmu配置位置为动态规划的状态,pmu台数为动态规划的阶段数,从而实现动态规划计算。通过预处理准则、对称性准则、优胜劣汰准则提高了计算效率。用文中方法对IEEE 14和IEEE 39节点系统进行了pmu配置。与其他文献方法对比表明了该算法的正确性与优越性。

关键词：电力系统 pmu优化配置动态规划

基于WAMS/SCADA混合量测和离散粒子群优化算法的pmu优化配置

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现代电力 2014年第6期31卷 10-14页

作者：吴星刘天琪李兴源姚薇薇四川大学电气信息学院四川成都610065

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。

关键词：状态估计 pmu优化配置 UKF算法 WAMS SCADA 数据兼容

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基于节点概率可观性的pmu多目标优化配置

广东电力 2023年第12期36卷 39-46页

作者：罗深增国家电网有限公司华中分部湖北武汉430077

针对相量测量单元(phasor measurement unit,pmu)的多目标优化配置(multi-objective optimal pmu placement,MOPP)问题,提出一种计及节点概率可观性的MOPP模型。从节点可观的角度,考虑pmu及线路的故障概率,计算节点失去可观性的概率。... 详细信息

针对相量测量单元(phasor measurement unit,pmu)的多目标优化配置(multi-objective optimal pmu placement,MOPP)问题,提出一种计及节点概率可观性的MOPP模型。从节点可观的角度,考虑pmu及线路的故障概率,计算节点失去可观性的概率。在进行pmu的优化配置时,同时考虑pmu安装数量最少和各节点失去可观性的平均概率最小2个优化目标,采用基于快速非支配排序策略的多目标生物地理学优化(multi-objective biogeography-based optimization,MOBBO)算法进行求解得到Pareto解集,并利用模糊决策理论得到最优折衷解。IEEE 14和57节点系统的大量仿真结果表明,所提方法可以在MOPP中差异化计及pmu以及支路故障概率的影响,与非支配排序遗传算法相比,MOBBO在求解MOPP模型中能够得到更为逼近Pareto前沿的解,提供更佳的决策参考方案。

关键词： pmu优化配置多目标优化节点概率可观性生物地理学优化

WAMS中基于电压稳定性评估的pmu优化配置研究

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WAMS中基于电压稳定性评估的PMU优化配置研究

作者：王景星东北大学

学位级别：硕士

以同步相量测量技术为基础的广域测量系统(WAMS)在现代电力系统的动态监测、广域保护、系统建模及控制等方面发挥着日益重要的作用,同时也被越来越多的人研究。显然,如果电力系统的所有母线节点都安装同步相量测量单元(pmu)即所有节点... 详细信息

以同步相量测量技术为基础的广域测量系统(WAMS)在现代电力系统的动态监测、广域保护、系统建模及控制等方面发挥着日益重要的作用,同时也被越来越多的人研究。显然,如果电力系统的所有母线节点都安装同步相量测量单元(pmu)即所有节点电压及支路电流都直接可观测则状态估计即为线性不需要迭代、计算速度快且无不收敛的问题。但是由于pmu本身及安装费用高和pmu即能测量安装节点的电压相量又能测量关联支路的电流相量的特点,系统所有节点都安装pmu是不现实且没有必要的。因此,如何在满足全系统可观测或某些特定约束条件下pmu配置数目最少,成为广域测量技术研究的一个重点问题。此外,国内外接连发生的电压崩溃导致的大停电事故使人们对电压稳定性问题越来越关注。提高对母线电压薄弱节点监测的pmu配置也成为研究的热点问题。为解决这些问题,论文提出了基于电压稳定性评估且满足全网可观测的pmu优化配置方案。(1)论文把pmu优化问题转化为0-1整数规划问题并提出了一种基于0-1整数规划统一的pmu优化配置数学模型。依据全网可观测及其他约束条件给出了系统不同运行状态下的具体模型。(2)论文给出了改进的0-1整数规划算法使其得出多组可行的pmu优化配置方案。(3)论文通过计算节点电压对负荷有功功率变化的灵敏度对各母线电压薄弱节点进行排序,并提出了方案中所有配置pmu的节点电压对负荷有功功率变化的灵敏度绝对值之和指标对pmu优化配置方案进行评估。方案中配置pmu的节点灵敏度绝对值之和最大的一组pmu配置方案即为最优的配置方案。上述方案经IEEE标准节点系统进行仿真验证并将结果与其他算法仿真结果进行比较。证明论文提出的模型统一、灵活高效且优化算法既能保证在电力系统可观测的前提下pmu配置数量尽可能少,又能最大程度上对电力系统电压稳定性进行监测更有利于防止电压崩溃导致大停电事故的发生,提高了经济性的同时又保证了系统的可靠性。

关键词：广域测量系统 pmu优化配置可观测性 0-1整数规划电压稳定性

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蚁群算法在电力系统pmu优化配置中的应用

蚁群算法在电力系统PMU优化配置中的应用

作者：祝锐湖北工业大学

学位级别：硕士

随着国民经济的迅速发展，我国电力需求快速增长，电力系统规模和结构也越来越复杂，给如何维持电力系统的安全稳定以及有效地控制电力系统的运行状态提出了更高的要求。基于全球定位系统（GPS）的同步相量测量单元（pmu）可以直接测量... 详细信息

随着国民经济的迅速发展，我国电力需求快速增长，电力系统规模和结构也越来越复杂，给如何维持电力系统的安全稳定以及有效地控制电力系统的运行状态提出了更高的要求。基于全球定位系统（GPS）的同步相量测量单元（pmu）可以直接测量系统各节点的电压幅值和相角，所以它的引入为电网系统安全运行提供了新的条件。如果系统的所有节点都配置了pmu装置，那么整个系统网络都是可观测的。但是从现有的经济和技术方面分析考虑，电网中全部节点都安装pmu是不现实的。本文首先阐述了电力系统中pmu优化配置的目的和意义，详细介绍了国内外pmu技术的研究现状以及几种pmu的优化配置方法;研究了pmu的结构特点和工作原理，并探讨了pmu在电力系统相关领域中的应用。然后基于pmu的优化配置条件，分析了电力系统的可观测性，介绍了电力系统可观测分析的两种方法，给出了系统pmu可观测性条件，提出了一种基于蚁群算法的pmu优化配置策略;对蚁群算法进行了详细的描述，并根据蚁群算法搜索时间长和易陷入局部最优解的缺点，引入了禁忌搜索对其提出了改进。最后对pmu配置系统进行了建模，给出了pmu优化配置问题的数学模型，根据系统节点的导纳矩阵建立了以系统的完全可观测性为约束条件的函数关系式，通过算法仿真分别在IEEE14节点系统和IEEE39节点系统中实现了对pmu的优化配置，得到了系统配置pmu装置的最少数目，并与其他算法进行了比较分析，证实该算法是可行的。

关键词：电力系统蚁群算法禁忌搜索 pmu优化配置

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基于SCADA的pmu优化配置方法的研究

基于SCADA的PMU优化配置方法的研究

作者：谢明霞东北石油大学

学位级别：硕士

相量测量单元（pmu，Phasor Measurement Unit）作为一种精度极高、具有实时性的测量装置，在日益复杂、要求实时性更强、可靠性更高和潮流计算更快的电力系统中发挥着非常重要的作用。但是由于电网中普遍存在技术成熟的SCADA系统，并且... 详细信息

相量测量单元（pmu，Phasor Measurement Unit）作为一种精度极高、具有实时性的测量装置，在日益复杂、要求实时性更强、可靠性更高和潮流计算更快的电力系统中发挥着非常重要的作用。但是由于电网中普遍存在技术成熟的SCADA系统，并且pmu的价格比较昂贵，所以对电网中的pmu进行优化配置更为重要。本文针对系统完全可观测时没有考虑系统元件故障对电网可靠性的影响和投入资金不足需要更少pmu的问题，对应提出了考虑节点故障率的pmu优化配置的方法和基于概率可靠性评估的pmu优化配置的方法。针对于没有考虑到元件的可靠性，经常出现pmu的优化配置结果并没有充分考虑到电网元件可能发生故障的问题，本文在综合考虑可靠性与经济性的前提下，提出以节点故障率和系统完全可观测性为约束条件的pmu优化配置方法。该优化方法尝试将差分进化（DE，Differential Evolution）算法和蛙跳算法（SFLA，Shuffled Frog leapingAlogrithm）改进结合，利用差分进化算法的速度更新策略和全局搜索能力强的优点弥补蛙跳算法在处理问题时求解精度低和容易陷入局部最优的缺点。通过对考虑系统故障率和未考虑系统故障率的可靠性指标的对比结果进行分析，表明了考虑系统故障率的优化配置方案可以使得系统的可靠性更稳定，而且该混合算法与已有的优化方法相比，能够减少配置pmu的数目，验证了该算法的可行性及有效性。由于在配置pmu的实际过程中受到经济因素限制的影响，在给定电网配置pmu数目的情况下，无法在电力系统中配置足够数目的pmu使系统完全可观的问题，本文在混合算法的基础上提出了基于概率可靠性评估的系统不完全可观的pmu优化配置方法，该方法将概率可靠性评估的指标引入到优化流程中，将概率可靠性的增值作为参考因素，确定一种使增值量最大的pmu优化配置方案。通过利用基于拉丁超立方采样的蒙特卡洛（CLMCS，Correlation Latin hypercube sampling Monte Carlo Simulation）概率潮流计算方法对不同的配置方案进行计算，计算所得最佳方案的潮流迭代次数更少，并且电压幅值结果的期望误差和标准差误差的变动趋势更小，验证了所选方案为最佳方案，这对电力系统中作为基础运算的潮流计算结果提供了保障，并且出于对电网投入资金不足的考虑，该方法对电网配置pmu装置具有实际的研究价值。

关键词： pmu优化配置故障率 DESFLA 概率可靠性潮流计算

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电力系统pmu优化配置研究

电力系统PMU优化配置研究

作者：樊海锋浙江大学

学位级别：硕士

近年来基于GPS技术的相量测量单元（pmu）的问世,广域测量系统（WAMS）的快速发展,很好地满足了未来电力系统发展的两大需求——时间上同步和空间上广域。由于pmu能够在统一时标下高精度地测量相角信息,因而在电力系统状态估计、故障定... 详细信息

近年来基于GPS技术的相量测量单元（pmu）的问世,广域测量系统（WAMS）的快速发展,很好地满足了未来电力系统发展的两大需求——时间上同步和空间上广域。由于pmu能够在统一时标下高精度地测量相角信息,因而在电力系统状态估计、故障定位、广域控制等涉及电力系统安全稳定运行的领域获得了越来越广泛的应用,成为国内外学者研究的一个热点。本文研究了电力系统pmu优化配置问题,主要研究内容如下：（1）状态估计是保证电力系统安全稳定运行的基础。从系统全网可观测性角度出发,提出一种基于0-1整数规划的pmu配置模型。该模型一方面可以方便地考虑零注入节点的影响,同时能够结合最大可观测通道数约束;另一方面采取线路筛选技术,把线路中断后节点电压和线路潮流的越限程度作为筛选指标,获取关键故障线路集,从而缩小了传统N-1线路校验集合。通过对IEEE-14、30、57、118节点系统和浙江省电网500kV系统ZJP76（76节点）以及220kV系统ZJP543（543节点）仿真计算,算例结果和线路N-1条件进行对比,表明该方法能够有效减少pmu的数目,提高经济性的同时又保证了系统的可靠性：（2）快速、准确地故障定位能够提高电网运行的可靠性,减少因停电而造成的损失。针对任意的电网结构,借鉴前人的研究成果基于遍历搜索技术的故障定位算法,提出一套适合故障定位的pmu配置规则,对于环状拓扑结构的处理进行了特别的讨论,通过ZJP76和ZJP543算例仿真计算,结果表明该配置方法能有效保证故障定位的准确性;（3）基于特征值法,提出适合电力系统小干扰稳定的pmu配置方案。运用仿真软件PSASP获取系统特征值模态组别,基于此结果选出该模态对应各相关因子最高的发电机组配置pmu,可通过pmu量测数据方便地调节发电机组的参数,提高小干扰稳定性;（4）建立0-1整数规划下适合状态估计、故障定位和小干扰稳定的综合模型,通过CPLEX软件求解模型获得最终的配置方案,与各应用所需pmu数量相比,多应用约束下的配置数量明显减少,在保证各项功能的前提下提高了经济性。

关键词：相量测量单元广域测量系统 pmu优化配置状态估计故障定位小干扰稳定 0-1整数规划

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智能电网设备pmu的优化配置研究

智能电网设备PMU的优化配置研究

作者：龚能湘潭大学

学位级别：硕士

随着智能电网规模不断的扩大,维持系统安全所需的数据获取难度增加,对数据采集提出更高的要求。传统的数据采集与监控系统（Supervisory Control And Data Acquisition,SCADA）难以满足电网动态监控的要求,基于同步相量测量单元（Phasor... 详细信息

随着智能电网规模不断的扩大,维持系统安全所需的数据获取难度增加,对数据采集提出更高的要求。传统的数据采集与监控系统（Supervisory Control And Data Acquisition,SCADA）难以满足电网动态监控的要求,基于同步相量测量单元（Phasor Measurement Unit,pmu）的广域测量系统（Wide Area Measurement System,WAMS）能够较好地处理电网中的同步测量和实时监测问题,为了解电网的动态行为提供了一种全新的技术。由于pmu的一次性投资成本非常高,短期内无法在全网所有节点配置pmu,所以对电网进行pmu优化配置尤为重要。本文的主要工作如下:（1）确定pmu优化问题的数学模型。研究了pmu的结构功能及对其进行优化配置的应用背景;从提高计算效率和降低累计误差的角度出发,采用拓扑可观测的判定准则分析电网的可观测性;从电网完全可观测角度出发,确立pmu优化配置问题的约束条件和数学模型。（2）提出pmu优化配置问题的求解算法。深入研究应用于pmu优化配置领域的相关算法,重点分析遗传算法和禁忌搜索算法的优缺点,考虑单一算法普遍存在收敛效果不佳的问题,提出使用遗传-禁忌搜索混合算法求解pmu优化配置问题。在遗传算法和禁忌搜索算法中采用计算机并行计算技术和精英保留策略,有效地提高了算法寻优能力。最后在Matlab平台对遗传-禁忌搜索算法进行仿真测试,与其它算法仿真结果进行对比分析。比较结果表明遗传-禁忌搜索算法在寻优能力和收敛速度上优于其它算法,证明了该算法的优越性。（3）对pmu优化配置问题求解。当系统完全可观测时,使用改进的遗传-禁忌搜索算法进行pmu优化配置,得到最优配置解。当系统不完全可观测时,将给出指定的pmu数量作为约束条件,使用改进的遗传-禁忌搜索算法进行pmu优化配置,求出最优配置解。在Matlab平台对pmu优化配置问题进行仿真实验。对比其它算法的优化配置结果,本文提出的算法可靠有效。

关键词： pmu优化配置可观测性分析遗传算法禁忌搜索算法并行计算精英保留策略