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电力系统PMU优化配置研究

作　者: 樊海锋
导　师: 江全元
学　校: 浙江大学
专　业: 电力系统及其自动化
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
分类号: TM933.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 14次
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内容摘要

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。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第1章绪论  10-18
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-16
    1.2.1 国内外PMU和WAMS系统发展现状  11-13
    1.2.2 PMU优化配置的研究现状  13-16
  1.3 论文的主要工作  16-18
第2章保证全网可观测的PMU优化配置研究  18-31
  2.1 引言  18-19
  2.2 系统可观测性原理  19
  2.3 优化算法介绍  19-21
    2.3.1 模拟退火算法  20
    2.3.2 禁忌搜索算法  20
    2.3.3 遗传算法  20-21
    2.3.4 蚁群算法  21
    2.3.5 0-1整数规划(BIP)  21
  2.4 基于0-1整数规划的PMU配置模型  21-24
  2.5 考虑最大可观测通道数约束和关键线路约束  24-26
    2.5.1 考虑最大可观测通道数约束  24
    2.5.2 线路筛选技术  24-26
    2.5.3 关键故障线路集N-1校验模型  26
  2.6 算例分析  26-30
    2.6.1 算例介绍  26-27
    2.6.2 考虑最大可观测通道数  27-28
    2.6.3 关键线路故障集  28-29
    2.6.4 基于关键故障集的N-1校验  29-30
  2.7 本章小结  30-31
第3章故障定位及其PMU优化配置研究  31-44
  3.1 引言  31
  3.2 基于同步相量测量技术的故障定位算法  31-37
    3.2.1 基本原理  31-34
    3.2.2 PMU配置规则  34-37
  3.3 PMU配置流程图和故障定位算法实现过程  37-38
    3.3.1 PMU配置流程图  37
    3.3.2 故障定位算法实现过程  37-38
  3.4 算例分析  38-43
    3.4.1 PMU配置结果  38-40
    3.4.2 故障定位结果  40-43
  3.5 本章小结  43-44
第4章适合小干扰稳定的PMU优化配置研究  44-52
  4.1 引言  44-45
  4.2 小干扰稳定及小干扰稳定分析  45-47
    4.2.1 小干扰稳定问题  45-46
    4.2.2 小干扰稳定分析方法简述  46-47
  4.3 浙江500KV电网ZJP76算例分析  47-51
  4.4 本章小结  51-52
第5章多种应用下的PMU优化配置研究  52-56
  5.1 引言  52
  5.2 多种应用下的PMU优化配置策略  52-53
  5.3 浙江电网500KV算例分析  53-54
  5.4 浙江电网220KV算例分析  54-55
  5.5 本章小结  55-56
第6章总结与展望  56-58
  6.1 研究工作总结  56-57
  6.2 后续工作展望  57-58
参考文献  58-61
作者简历及在学期间所取得的科研成果  61-62
附录第二章中基于0-1整数规划模型解释  62-64

电力系统PMU优化配置研究

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