基于WAMS/SCADA混合量测和离散粒子群优化算法的PMU优化配置

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。     

基于混合量测的电力系统状态估计混合算法

研究了相量量测装置(PMU)相量量测和监控与数据采集(SCADA)量测混合使用时的数据匹配问题,提出了利用状态量转换预测得到预报系统状态和预报节点注入电流向量的方法。在此基础上,提出了应用PMU实时相量量测和预报节点注入电流向量的线性静态状态估计算法,以及应用PMU实时相量量测和预报系统状态的线性动态状态估计算法。文中将这2种算法与传统状态估计算法相结合,组成了状态估计混合算法,保证了状态估计的计算精度。该混合算法有效减少了状态估计的计算时间,对PMU的量测配置也没有严格的要求,具有很好的通用性。最后采用IEEE30节点系统对该方法进行了验证。     

计及状态估计性能的PMU测点禁忌优化配置

介绍了PMU测点优化配置现状;分别从利用PMU量测提高状态估计精度和状态估计方程数值稳定性出发,给出了PMU测点优化配置模型,并给出了禁忌优化算法。仿真表明,提出的禁忌优化配置算法是有效的。     

基于广域测量系统的状态估计和PMU配置

同步相量测量单元(PMU)能够根据全球定位系统(GPS)提供的精确时钟,实现对电力系统实时数据的量测。该文分析了PMU与传统监控和数据采集(SCADA)系统相结合构成的混合量测系统对状态估计精度的影响。在混合量测模型的基础上,提出了一种以提高状态估计精度为目标的PMU配置方案。通过IEEE-39节点系统仿真证明了该方法的有效性和实用性。     

多采样周期混合量测环境下的主动配电网状态估计方法

针对主动配电网中远程终端单元(RTU)、相量测量单元(PMU)与高级量测体系(AMI)多采样周期量测数据长期共存的实际情况,提出了一种基于RTU,PMU,AMI混合量测的主动配电网状态估计混合算法。该混合算法由非线性静态状态估计、线性静态状态估计与线性动态状态估计3种算法组成。线性动态状态估计与线性静态状态估计利用PMU量测与RTU量测,实时跟踪系统注入节点有功功率与无功功率的变化,在非AMI量测的采集时刻,为非线性静态状态估计提供高精度的虚拟量测。所提算法缩短了非线性静态状态估计的计算周期,提高了非线性静态状态估计的精度,提升了对主动配电网运行状态的预测能力。通过算例仿真,验证了所提算法的有效性。     

主动配电网多目标PMU最优配置

随着大规模的分布式电源(distributed generation,DG)接入及电网与用户互动增加,主动配电网状态估计结果与量测配置需要考虑更多不确定性因素。为加强对配电网的实时监测与控制,提高配电网运行态势感知能力,需要发展同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)。在计及DG与负荷不确定性的基础上,建立了考虑经济性、配电网状态估计精度以及节点电压越限概率的多目标PMU最优配置模型。以拟蒙特卡洛方法模拟DG与负荷的不确定性;基于两步式加权最小二乘方法,构建混合量测配电网状态估计模型,并利用改进的自适应多目标二进制差分进化算法进行求解,从而得到特定状态估计误差精度下的PMU最优配置Pareto非劣解集。通过IEEE 33节点配电网系统进行仿真计算分析,验证了所提模型与算法的可行性与有效性。     

电力系统状态估计中相量测量单元的优化配置

利用相量测量单元(PMU)量测的状态估计模型,在等效电流量测变换的状态估计模型的基础上,给出了基于粒子群优化算法(PSO)的PMU配置。经算例验证,尽管在PMU测点数较少时,PSO与遗传算法(GA)的优化结果相同,但随着PMU测点数的增多,PSO优于GA,具有实用价值。     

基于免疫离散粒子群算法的主动配电网PMU测量位置优化

主动配电网的状态估计是配电管理系统必不可少的组成要素,其估计结果的准确性受量测位置的影响较大。为了提高系统状态估计的精度,优化实时数据库,本文结合一种基于并行置信传播算法的状态估计方法,建立了以主动配电网状态估计误差最小为目标的PMU量测位置优化模型,同时提出了利用优化粒子初始位置的改进免疫离散粒子群算法进行模型求解。最后通过算例仿真,得到了量测装置的优化配置方案,且在该方案下,状态估计的精度明显提高。     

计及PMU电压和电流量测量的三相状态估计的研究

基于GPS的同步相量测量单元（PMU）是一种新型的高精度测量装置,能够测量母线电压相量和支路电流相量.提出了基于PMU母线电压量测和支路电流量测的三相状态估计模型,在谐波测量中采用高精度FFT算法,有效地提高了测量精度.提出的基于PMU量测的三相状态估计和谐波状态估计可以从根本上解决电力系统电压、电流非纯正弦和三相不平衡所带来的误差影响,提高了状态估计精度和稳定性,最后讨论了对该算法的评估方法.     

基于WAMS/SCADA数据兼容和改进FCM聚类算法的PMU最优配置

针对当前应用于状态估计的广域量测系统(wide area measurement system,WAMS)和SCADA系统混合量测中相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)最优配置点的选取问题,在分析WAMS/SCADA数据差异的基础上,提出一种基于数据兼容和改进模糊C均值(fuzzy C-means,FCM)聚类算法的PMU最优配置方案。采用大数据挖掘理念,通过改进FCM聚类算法对SCADA数据依据相关度分区,在分区内可观测度最大的节点配置PMU,各分区内采用该PMU节点的最优平滑系数进行Vondrak插值,得到满足兼容性的数据,应用于混合模型的状态估计。相对只考虑可观测度的PMU配置方案,新方案不仅可以实现WAMS/SCADA数据有效兼容,提高估计精度,应用混合量测的状态估计还可有效控制系统负荷快速变化时的估计误差。通过在IEEE 39节点系统上模拟日负荷变化,验证了该PMU最优配置方案的有效性。     

Multi‐objective PMU placement optimization considering the placement cost including the current channel allocation and state estimation accuracy

The optimal phasor measurement unit (PMU) placement problem in power systems has been considered and investigated by many researchers for accurate and fast state estimation by PMUs. However, the current channel cost of the PMU affects the total placement cost. This paper proposes a novel formulation in the multi‐objective optimal PMU placement, which minimizes the PMU placement cost with the current channel selection and the state estimation error. The current channel selection is represented as a decision variable in the optimization. For trade‐off objective functions, the Pareto approach by nondominated sorting genetic algorithm II (NSGA‐II) is applied in the optimization. The result of the numerical experiment in this paper demonstrates the advantage of considering the appropriate PMU current channel allocation, compared with the conventional method that ignores it, in the modified IEEE New England 39‐bus test system. As a result, the proposed method obtained a better Pareto solution compared with the conventional one because of the consideration for the current channel selection. An advantage of the proposed PMU placement is that it is able to reduce the total PMU placement cost while maintaining the state estimation accuracy.     

基于不可观测深度的分阶段PMU配置算法

首先介绍了不可观测深度的概念,然后提出混合运用广域测量系统和能量管理系统的数据进行线性状态估计的方法以弥补PMU量测的不足,以此作为在系统不完全可观条件下进行PMU配置的前提。不完全可观系统PMU配置模型能处理如通信条件限制、已配置了部分PMU等约束条件,并能用0-1线性整数规划模型求解。文章最后提出了PMU分阶段配置的方法,并在新英格兰测试系统和浙江电网中进行了验证。结果表明,PMU分阶段优化配置能有效减少初期费用,并且随着系统不可观测深度的降低,线性状态估计的效果更好。     

用免疫BPSO算法和N-1原则多目标优化配置PMU

为了在满足全网的完全可观测的前提下实现PMU安装投入的性价比最高,通过理论分析得出判断电网节点拓扑可观测的依据,并提出以N-1可靠性检验原则对PMU配置方案进行冗余性检验,由此以全网完全可观测、PMU数目最少和N-1量测冗余度最高为目标建立了PMU多目标优化配置数学模型,并设计了一种结合免疫系统信息处理机制的二进制粒子群优化算法对模型进行求解。该算法综合了粒子群优化算法简单快速和免疫系统种群多样性的优点,明显改善了进化后期算法的收敛性能和全局寻优能力。对新英格兰39母线系统进行PMU多目标优化配置仿真及量测冗余性分析的结果表明,该法对PMU配置方案的量测可靠性及其所需PMU数量进行综合评价可方便快捷地得到性价比最优的方案,较之普通的PMU单目标优化配置方法更为合理和灵活。     

基于粒子群算法的电力系统非线性谐波状态估计

为增加谐波量测数据的冗余度,提高线性谐波状态估计的可观测度,基于PMU量测数据和SCADA量测数据构成混合量测数据,应用于谐波状态估计,建立非线性谐波状态估计的数学模型。将该非线性数学模型改写为灵敏度模型,并转化为优化问题,应用粒子群算法求解。算例分析表明,非线性谐波状态估计的灵敏度模型是有效的,应用优化算法求解是切实可行的,混合量测数据能提高谐波状态估计的可观测度。     

考虑数据时延的电力系统两阶段动态状态估计方法

由于电力系统中SCADA数据和PMU数据采样频率不同,使得这两种数据存在时延。首先提出基于变点重复检测的PMU最佳缓冲长度计算方法,将SCADA数据和PMU数据统一到同一时间尺度下,然后将无迹变换与指数权函数抗差估计算法相结合,针对历史多数据断面进一步提出了两阶段无迹卡尔曼滤波鲁棒动态状态估计方法。该方法在每一断面内,首先用无迹变换和两参数指数平滑预测后的预测值与SCADA数据结合进行第一阶段滤波,然后再将滤波所得估计值与PMU数据结合进行第二阶段滤波。通过两阶段滤波,能够显著增大滤波过程中的量测冗余度,并且有效降低在混合数据滤波过程中量测精度较低的SCADA量测对精度较高的PMU量测的影响。基于IEEE-39节点标准系统对本文所提方法进行仿真,仿真结果表明,本文所提方法能够有效结合PMU数据和SCADA数据对电力系统进行动态状态估计计算,且估计精度高,鲁棒性好。     

基于SCADA/PMU混合量测的广域动态实时状态估计方法

根据来自监视控制与数据采集(supervisory control and data acquisition,SCADA)系统和相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)的数据特点,提出了一种基于SCADA/PMU混合量测的广域动态实时状态估计方法,该方法充分利用了各节点间电压变化的相互联系,通过SCADA系统提供的初始值和安装PMU的节点的电压量测可简单地获得其他未安装PMU节点的电压相量。该方法有效地解决了在PMU配置不足的情况下如何观测电网状态以及如何在动态过程下实时观测电网。最后,通过对新英格兰10机39节点系统的多种故障进行仿真,验证了该方法的有效性和准确性。     

基于APSI多级策略下的混合电力系统状态估计研究

针对混合电力系统中要求状态估计数据精度高及数据计算量小进行探索研究。提出了两种状态估计构架用于多级策略下SCADA/PMU混合量测的电力系统状态估计。第一个构架是利用先验状态信息(APSI)和正交分块吉文斯旋转提高基于SCADA/PMU量测装置的状态估计的数据处理能力。第二个构架是一个依赖于融合估计的三级方案,优化之前已经确定的SCADA/PMU估计量测值。对多级策略在计算量和精确性上的优化进行详细的描述和比较。在IEEE 30节点系统测试系统进行仿真验证,验证了提出的多级策略能有效地减少状态估计的计算量及增加量测数据的同步性和准确性。     

抵御多点虚假数据攻击的主动配电网状态估计方法

引入同步相量量测装置（PMU）识别虚假数据注入攻击（FDIA）的动态状态估计是实现主动配电网安全准确决策的有效途径。提出一种融合贝叶斯定理的深度森林（BA-DF）FDIA检测机制的混合量测加权平方根容积卡尔曼滤波（WASRCKF）动态状态估计方法。首先,通过图卷积神经网络预测PMU和SCADA混合量测融合,提高数据冗余度;其次,利用WASRCKF估计状态量和混合量测预测量进行加权估计,降低FDIA对状态估计更新层的影响;然后,采用BA-DF进行FDIA检测,判断虚假数据攻击位置,使用混合量测预测值进行修正,形成BA-DF-WASRCKF组合方法。最后,采用PG&E69配电网进行验证,结果表明该方法在不同PMU配置下均可获得更高精度状态估计结果,配置24台PMU的FDIA识别率为95%,较传统方法状态估计精度提高了77.8%。