电力系统PMU优化配置研究

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。