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。     

改进二进制粒子群算法在PMU优化配置中的应用

以电力系统状态完全可观测和相量测量装置(PMU)配置数目最少为目标,提出概率偏移二进制粒子群优化配置算法.该算法是全局优化算法,可得到多组可行解.针对普通二进制粒子群算法收敛较慢的缺点,在算法中引入概率偏移因子,根据节点出线度的差异,设置不同的取0或1的概率,从而提高了收敛速度.最后,采用新英格兰39节点系统和湖南长株潭42节点系统算例对所提方法进行了验证.     

广域测量系统中PMU优化配置方法的比较

首先介绍了基于PMU的系统线性量测模型和可观测性分析,接着分别介绍了5种基于系统完全可观测下的PMU优化配置算法.利用这些算法对几种IEEE标准节点系统进行PMU优化配置仿真研究.结果表明,这几种算法在解的收敛速度、解的收敛性和解的多样性方面各有其特点.因此,所提PMU优化配置方法和算法性能比较具有一定的实用性.     

基于改进粒子群算法的PMU装置数量增加过程中的最优配置方法

针对现有电力系统相量测量装置(PMU)在系统中的最优配置问题,进一步考虑了系统发展过程中PMU数量增加的最优配置问题.以电力系统线性量测模型为基础,通过拓扑分析方法,以全系统可观为约束,以系统最大冗余度为目标,并使用改进的粒子群算法进行计算,实现PMU数量增加过程中的最优配置.通过算例证明了算法的有效可靠.     

计及PMU最优配置的输电线路广域自适应故障定位算法

针对电网信息不全条件下的输电线路故障定位问题,提出一种计及相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)最优配置的广域自适应故障定位方法。该文在分析基于故障可观测性的故障定位原理的基础上,建立了计及零注入节点实现全网线路故障可观测性的PMU最优配置模型;提出了基于定位域的广域故障定位策略,根据系统拓扑和PMU节点划分定位域,电网拓扑结构发生变化时,只需局部更新相应定位域。线路故障后,利用PMU测量结果快速界定故障的定位域,无需线路故障信息,提高了定位算法的自适应能力。基于PSCAD/EMTDC和Matlab的仿真结果表明,该文提出的计及零注入节点的PMU优化配置方法能有效减少PMU数量,基于定位域的故障定位算法自适应能力强,定位结果精度高,对系统拓扑结构变化、各种故障类型、过渡电阻、故障位置均有较好的适用性。     

基于小生境优化的变权重粒子群算法在PMU优化配置中的应用

针对相量测量单元优化配置问题展开研究,提出了一种基于小生境优化的变权重粒子群算法来解决该问题.所提算法以离散粒子群算法为基础,通过基于共事函数的小生境技术优化初始粒子群,改进权重系数的取值函数来提高算法的收敛效果,最后进行冗余度比较得出最优方案.该算法与常用算法相比,提高了计算的收敛速度和全局性,实现了算法多峰性,可通过分析问题模型有效得出相量测量单元(PMU)优化配置方案.并通过IEEE 14母线系统和新英格兰39母线系统仿真实例验证了所提方法的有效性.     

动态状态估计中PMU配置的离散粒子群优化算法

以提高动态状态估计精度为目标，采用离散粒子群优化(discrete particle swarm optimization，DPSO)算法对同步相量测量单元(phsor measurement unit，PMU)的配置点进行优化。该方法克服了传统解析优化方法难以适应不连续目标函数和不连通约束域等情况的缺点，同时，在配置有限PMU的情况下使PMU量测量发挥最大效益。最后对基于扩展Kalman滤波算法的动态状态估计模型进行仿真，证明了经DPSO优化后的配置与随机配置相比最大可能地利用了PMU的高精度量测信息，充分发挥了PMU量测的优点，大大提高了动态状态估计的精度。     

PMU最优配置问题的混合优化算法

为使得电力系统在完全可观测的条件下,PMU安装数目最少,提出了一种混合优化算法以解决相量测量单元PMU的最优配置问题.混合优化算法以粒子群优化算法为主体,引入交叉、变异操作,并结合模拟退火机制控制粒子的更新.在处理解的约束问题时,采用了一种基于概率的启发式修补策略,避免修复后的解特征单一.将混合算法与其他算法在多个IEEE标准系统上进行了比较分析,结果表明在较大规模系统上,混合优化算法收敛率比标准粒子群算法提高数倍,计算量比模拟退火算法减少了数十倍,表明了较好的可行性和较高的效率.     

基于多目标进化算法的PMU的优化配置

研究了配置相量测量单元(PMU)后电力系统可观测性的判断方法,以保证电力系统完全可观测为约束条件,以配置PMU数目最小和保证测量量具有最大量测冗余度为目标,建立了PMU最优配置问题的数学模型。这是一个多目标优化问题,需要寻求一组Pareto最优解,应用多目标进化算法求解该问题可以得到多种满足条件的PMU配置可行方案。最后,以IEEE39节点系统为例验证了该方法的合理性。     

基于改进粒子群算法的PMU装置数量增加过程中的最优配置方法

针对现有电力系统相量测量装置(PMU)在系统中的最优配置问题,进一步考虑了系统发展过程中PMU数量增加的最优配置问题。以电力系统线性量测模型为基础,通过拓扑分析方法,以全系统可观为约束,以系统最大冗余度为目标,并使用改进的粒子群算法进行计算,实现PMU数量增加过程中的最优配置。通过算例证明了算法的有效可靠。     

Optimal allocation of phasor measurement unit for full observability of the connected power network

This paper presents binary particle swarm optimization (BPSO) technique for the optimal allocation of phasor measurement units (PMUs) for the entire observability of connected power network. Phasor measurement units are considered as one of the most important measuring devices in the prospect of connected power network. PMUs function may be incorporated to the wide-area connected power networks for monitoring and controlling purposes. The optimal PMU placement (OPP) problem provides reference to the assurance of the minimal number of PMUs and their analogous locations for observability of the entire connected power networks. Binary particle swarm optimization (BPSO) algorithm is developed for the solution of OPP problem. The efficacy and robustness of the proposed method has been tested on the IEEE 14-bus, IEEE 30-bus, New England 39-bus, IEEE 57-bus, IEEE 118-bus and Northern Regional Power Grid (NRPG) 246-bus test system. The results obtained by proposed approach are compared with other standard methods and it is observed that this BPSO based placement of phasor measurement units is found to be the best among all other techniques discussed.     

一种改进的相量测量装置最优配置方法

以电力系统状态完全可观测和相量测量装置(PMU)配置数目最小为目标,提出了一种改进的PMU最优配置方法.将启发式方法和模拟退火方法有效结合以确保得到最优解,提高了基于启发式方法的初始PMU配置方案的质量,通过改进配置模型缩小了模拟退火方法的寻优范围,从而提高了求解速度.还提出了一种基于节点邻接矩阵的快速可观测性分析方法.最后采用IEEE 14、IEEE 30、IEEE 118节点系统和新英格兰39节点系统对该方法进行了验证.     

电力系统PMU最优配置数字规划算法

随着相量量测装置(PMU)硬件技术的逐渐成熟和高速通信网络的发展,PMU在电力系统中的状态估计、动态监测和稳定控制等方面得到了广泛应用.为达到系统完全可观,在所有的节点上均装设PMU既不可能也没有必要.文中提出一种基于系统拓扑可观性理论的数字规划算法,利用PMU和系统提供的状态信息,最大限度地对网络拓扑约束方程式进行了简化,以配置PMU数目最小为目标,形成了PMU最优配置问题,并采用禁忌搜索算法求解该问题.其突出优点是利用了系统混合测量集数据,即不仅考虑了PMU实测数据,同时计及了可用的潮流数据.在IEEE14节点和IEEE 118节点系统的仿真结果表明,与常规的PMU最优配置算法相比,所提出的数字规划算法可以实现安装较少数量的PMU而整个系统可观的目标.     

基于01整数规划的多目标最优PMU配置算法

针对目前缺乏多目标PMU配置方法,提出了一种基于线性01规划的多目标优化配置算法。并在此基础上导出了三种特殊模型,分别处理系统在正常运行方式下完全可观测的PMU布点问题,在线路N-1故障时系统仍可观测的PMU布点问题及在PMU N-1故障时系统仍可观测的PMU布点问题。该方法的突出特点在于能够同时将以上三种布点需求使用统一的形式同时处理,并且最终的布点方案在保证PMU数目最少或保证配置PMU所需费用最少的基础上获得了最高的测量冗余度。通过IEEE30、IEEE 57、IEEE118节点系统布点验证了该方法的有效性和灵活性。     

基于改进的整数规划法结合零注入节点的PMU优化配置方法

为了提高同步相量测量装置的优化速度并利用最少数量的相量量测单元(PMU),结合零注入节点的特性,提出了基于整数规划算法的PMU优化配置算法。根据电力系统全网的可观测性建立其数学模型,并考虑了零注入节点的相关特点,求解系统模型获得PMU的优化位置。对IEEE-14节点、IEEE-18节点、IEEE-30节点以及IEEE-118节点系统分别进行了实验仿真,并利用Matlab以及Lingo工具对所提改进的整数规划法进行了验证,对约束方程进行优化,获得了PMU的数量和位置。将该算法与整数规划算法、模拟退火法以及改进过的遗传算法相比较,该算法可以用更少数量的PMU设备使全网可观,验证了该方法的有效性和优越性。     

Fault Location Observability Using Phasor Measurement Units in a Power Network Through Deterministic and Stochastic Algorithms

This article studies deterministic and stochastic algorithms for placing minimum number of phasor measurement units (PMUs) in a power system in order to locate any fault in the power system. The optimization problem is initially formulated in a mixed integer linear programing framework with binary-valued variables as well as in a binary integer linear programing model. Then, the optimization problem is formulated as an equivalent non-linear programing model, minimizing a quadratic objective function subject to equality non-linear constraints defined over a bounded and closed set. The problem is solved by using a Sequential Quadratic Programming algorithm. The non-linear program is illustrated with a 7-bus test system. Also, stochastic algorithms such as binary-coded genetic algorithm and particle swarm optimization have been implemented in solving the optimal PMU placement under fault condition. The accuracy of suggested algorithms is independent from the fault type and its resistance. The optimization models are applied to the IEEE systems. The numerical results indicate that the proposed algorithms locate minimizers at the optimal objective function value in complete agreement with those obtained by branch-and-bound algorithms.