[发明专利]一种考虑停电损失系数的PMU优化配置方法

权利要求书

1.一种考虑停电损失系数的PMU优化配置方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)输入电力系统的网络参数信息和传统量测数据，所述网络参数信息包括网络重构数目n_c，节点个数n_b，总线路数目n_al，FTU设备的数目n_f以及FTU设备所在线路集合SF；所述传统量测数据包括节点注入功率和支路潮流量；

(2)利用遗传算法随机产生初始种群，设置最大遗传代数，染色体采用二进制编码，设置染色体长度n_r＝n_b+n_al-n_f，第i个染色体的二进制编码x_i含义如下：

(3)根据下式计算电力系统在不同网络拓扑下的信息矩阵：

上式中，G_i为第j个网络拓扑的量测雅可比矩阵，R_j为量测数据的量测方差矩阵，H_j(x)为信息矩阵；

然后计算信息矩阵的秩，若信息矩阵满秩，则系统满足数值可观性，否则不可观；若系统的所有网络拓扑均满足数值可观性，则进入步骤(4)，否则，将目标函数值设为上限值，进入步骤(5)；

(4)依次对系统中的特定线路设置故障，当系统线路发生N-1故障时，通过DULR和FTU设备的保护动作，切除故障线路，在负荷损失最小情况下保证系统的安全正常运行，确定多个拓扑网络下的故障区域并计算停电损失系数，并确定最小停电损失系数，判断其是否小于系统要求的停电损失系数，若是，则计算目标函数值，并进入步骤(5)，否则将目标函数值设置为上限值，然后进入步骤(5)；计算停电损失系数的方法：

在无分布式电源的故障区域中，其负荷功率之和为系统发生故障时的损失功率；在含分布式电源的孤岛中，若分布式电源容量大于负荷功率，则孤岛正常运行，否则，负荷功率与分布式电源容量之差为孤岛的停电损失，该拓扑下的停电损失系数通过下式计算：

上式中，L为电力系统在该网络拓扑下的停电损失系数，系统发生故障时的损失功率，为负荷功率与分布式电源容量之差，P_all为系统的总负荷；

计算电力系统在某线路发生故障时多个网络拓扑下的停电损失系数，取其中的最小值作为最小停电损失系数；

(5)根据目标函数值计算个体适应度并进行排序；

(6)在群体中选出最优个体及其目标函数值；

(7)采用赌轮盘算法产生下一代个体；

(8)判断是否达到最大遗传代数，若达到则输出最优解，算法结束；否则，遗传代数加一，并进行染色体的重组和变异操作，返回步骤3。

2.根据权利要求1所述考虑停电损失系数的PMU优化配置方法，其特征在于：所述目标函数值的计算公式如下：

上式中，F_obj为目标函数值，a_i为第i个节点所连的支路数目，ω为安装DULR和TPMU的费用。

3.根据权利要求2所述考虑停电损失系数的PMU优化配置方法，其特征在于：在步骤(5)中，采用MATLAB中的遗传算法工具箱GATBX的ranking函数计算个体适应度：

Fitness＝ranking(F_obj)

上式中，Fitness为个体适应度。

4.根据权利要求1所述考虑停电损失系数的PMU优化配置方法，其特征在于：在步骤(4)中，确定故障区域的方法如下：

辐射状配电网中包含一个根节点和若干终端节点，对于辐射状配电网中的任意一条线路上的两个节点，其中靠近根节点的节点为父节点，另一个节点为子节点，从父节点至子节点的方向为子节点方向，从子节点至父节点的方向为父节点方向；

设线路[b,b+1]为故障线路，其中，节点b是节点b+1的父节点，节点b+1是节点b的子节点，在故障线路父节点方向上，节点b到根节点的区域为故障线路的FR区，在故障线路子节点方向上，节点b+1到终端节点的区域为故障线路的FL区；

故障线路FR区的故障定位方法如下：

设[a,a+1]是FR区域中距离故障线路最近的一条装有FTU或DULR装置的线路，其中节点a较节点a+1更靠近根节点，且节点a+1较节点b更靠近根节点；

若节点b与节点a+1之间没有分支，则区域[a+1,b]为FR区中的故障区域；

若节点b与节点a+1之间有分支，则节点b和节点a+1之间的主干线路区域为FR区域中的故障区域；对于节点b与节点a+1之间每一条分支，设线路[a+1,t_i]为虚拟故障线路，t_i为第i条分支的分支节点，则虚拟故障线路对应的FL区的故障区域由下述FL区的故障定位方法确定；

故障线路FL区的故障定位方法如下：

设[c,c+1]是FL区中距离故障线路最近的一条装有FTU或DULR装置的线路，其中节点c较节点c+1更靠近根节点，且节点b+1较节点c更靠近根节点；

若故障线路的FL区中只有一个终端节点，则分以下四种情况：

情况1：若节点b与唯一的终端节点之间无分布式电源，则区域[b+1,LN]为FL区中的故障区域，LN为唯一的终端节点；

情况2：若节点b与唯一的终端节点之间有分布式电源，并且未装有FTU或DULR装置，则区域[b+1,LN]为FL区中的故障区域；

情况3：若节点b与唯一的终端节点之间有分布式电源，并且节点c+1与唯一的终端节点之间无分布式电源，则区域[c+1,LN]为FL区中的故障区域；

情况4：若节点b与唯一的终端节点之间有分布式电源，并且节点c+1与唯一的终端节点之间有分布式电源，则区域[c+1,LN]为FL区中的故障区域；

若故障线路的FL区中有多个终端节点，则故障定位的步骤如下：

步骤a：设置变量参数i＝0；

步骤b：在[t_i,t_i+1]区域中搜索是否有FTU或DULR装置，ti表示第i条分支的分支节点，t₀表示节点b+1，若没有，则i＝i+1，继续搜索；若有至少一条安装有FTU或DULR装置的线路，则找到距离故障线路最近的那条安装有FTU或DULR装置的线路，该线路用[c,c+1]表示，进入步骤c；

步骤c：在线路[c,c+1]的FL区中搜索是否有分布式电源，若无分布式电源，则故障线路[b,b+1]的FL区均为故障区域，若有分布式电源，则主干线路上的区域[t₀,c]为故障区域，而线路[c,c+1]的FL区为含分布式电源的孤岛，进入步骤d；

步骤d：在区域[t₀,c]中搜索是否有分支，若有，则对于每一条分支线路，设[t_i-1,t_i]为虚拟故障线路，该虚拟故障线路对应的FL区中的故障区域由上述FL区故障定位方法确定，若无分支，则结束。