一種計(jì)及多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)量測配置方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種計(jì)及多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)量測配置方法，包括預(yù)估配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，確定量測量與狀態(tài)量的關(guān)系；根據(jù)配電網(wǎng)實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)，在量測配置時(shí)構(gòu)建多種不同狀態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；分析配電網(wǎng)系統(tǒng)在不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下的飽和量測特性，基于啟發(fā)式算法確定飽和量測數(shù)量；在飽和量測數(shù)量為量測數(shù)量的安裝數(shù)量上限的約束條件下，以多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)估計(jì)誤差的加權(quán)和最小為目標(biāo)，構(gòu)建量測配置模型；利用層次分析法求解量測配置模型的權(quán)重系數(shù)，遍歷所有可選方案，求解最優(yōu)解，輸出最優(yōu)量測配置方案。本發(fā)明以權(quán)重系數(shù)的方式分析了不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)量測配置的影響差異，量測配置結(jié)果更切實(shí)際。
【專利說明】
一種計(jì)及多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)量測配置方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種計(jì)及多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)量測配置方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 智能配電網(wǎng)高級(jí)應(yīng)用軟件技術(shù)及其自愈控制技術(shù)的發(fā)展，大大提高了配電網(wǎng)的自 動(dòng)化水平，在線網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)成為可能，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)將作為主動(dòng)配電網(wǎng)中降低網(wǎng)絡(luò)損耗、提高電壓 水平、以及對(duì)故障后負(fù)荷恢復(fù)供電的常見措施。因此，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)對(duì)量測配置的影響將不容忽 視，基于一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的量測配置，已不能達(dá)到配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)精度的要求。因而設(shè)計(jì)一種 兼顧多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的魯棒性量測系統(tǒng)是有必要的。
[0003] 合理的量測配置是保證系統(tǒng)可觀測的重要條件，系統(tǒng)可觀測是狀態(tài)估計(jì)的前提。 目前可觀性分析的方法主要是針對(duì)輸電網(wǎng)，輸電網(wǎng)因其量測冗余度高，一般能滿足可觀性 要求。而配電網(wǎng)規(guī)模較大、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化較快，量測冗余度不足，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，大范圍地 進(jìn)行量測配置達(dá)到傳統(tǒng)意義下的可觀性是不切實(shí)際的。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可觀性，配電網(wǎng)中一 般需添加誤差較大的偽量測數(shù)據(jù)，這影響了狀態(tài)估計(jì)的精度，而狀態(tài)估計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性對(duì) 其他應(yīng)用有很大的影響。因此，在保證系統(tǒng)可觀性及經(jīng)濟(jì)性基礎(chǔ)上，量測配置應(yīng)盡可能提高 狀態(tài)估計(jì)的精度及魯棒性。
[0004] 近年來，配電網(wǎng)的量測配置研究倍受關(guān)注，但大多是針對(duì)單一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。雖然國外 已有少數(shù)文獻(xiàn)在量測配置過程中兼顧多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的估計(jì)精度，但各網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響權(quán)重 相同，并未考慮不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)量測配置的影響差異。事實(shí)上，不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在配電網(wǎng)運(yùn)行 中所占的比重不同，比如優(yōu)化重構(gòu)后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)運(yùn)行的時(shí)間可能相對(duì)于故障重構(gòu)后的網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)要長一些。因此，在量測配置中，各網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)賦予不同的影響權(quán)重，以表征這種影響 差異。除此之外，目前以量測數(shù)量為約束的量測配置方法并沒有給出量測數(shù)量上限的依據(jù)， 大都只是根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)確定。
[0005] 目前的量測配置方法存在以下問題：
[0006] (1)針對(duì)單一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最終的量測配置方案僅僅保證單一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)估計(jì) 精度滿足要求，若網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，其估計(jì)精度難以保證，量測配置的魯棒性不足；
[0007] (2)少數(shù)針對(duì)多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的量測配置方法，各網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響權(quán)重相同，未考慮 不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)量測配置的影響差異；
[0008] (3)沒有給出量測數(shù)量上限的依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種計(jì)及多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)量測配置方 法，本方法首先提出了量測系統(tǒng)的飽和特性，并確定了系統(tǒng)的飽和量測數(shù)量，以此作為量測 數(shù)量上限約束;然后基于啟發(fā)式算法確定最終量測配置方案，能夠兼顧多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的估 計(jì)精度，魯棒性提高。
[0010] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0011] -種計(jì)及多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)量測配置方法，包括以下步驟：
[0012] (1)預(yù)估配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，確定量測量與狀態(tài)量的關(guān)系；
[0013] (2)根據(jù)配電網(wǎng)實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)，在量測配置時(shí)構(gòu)建多種不同狀態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；
[0014] (3)分析配電網(wǎng)系統(tǒng)在不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下的飽和量測特性，基于啟發(fā)式算法確定飽 和量測數(shù)量；
[0015] (4)在飽和量測數(shù)量為量測數(shù)量的安裝數(shù)量上限的約束條件下，以多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 估計(jì)誤差的加權(quán)和最小為目標(biāo)，構(gòu)建量測配置模型；
[0016] (5)利用層次分析法求解量測配置模型的權(quán)重系數(shù)，遍歷所有可選方案，求解最優(yōu) 解，輸出最優(yōu)量測配置方案。
[0017]所述步驟（1)中，計(jì)及的狀態(tài)矢量具體包括所有節(jié)點(diǎn)的電壓幅值及除平衡節(jié)點(diǎn)外 的電壓相角，量測矢量類型包括實(shí)時(shí)電壓幅值量測、實(shí)時(shí)功率量測、虛擬量測和偽量測。
[0018] 所述步驟(2)中，具體包括正常運(yùn)行、弱環(huán)網(wǎng)、優(yōu)化重構(gòu)后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及故障重 構(gòu)后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0019] 所述步驟(2)中，弱環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為閉合某一聯(lián)絡(luò)開關(guān)后形成的網(wǎng)絡(luò)。
[0020] 所述步驟(2)中，以網(wǎng)損最小、電壓偏移及負(fù)荷均衡為目標(biāo)，通過遺傳算法求得優(yōu) 化重構(gòu)后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0021] 所述步驟（2)中，故障重構(gòu)后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由選取某一支路故障，通過遺傳算法求 得。
[0022]所述步驟(3)中，具體步驟包括：
[0023] (3-1)初始化系統(tǒng)數(shù)據(jù)，計(jì)算在缺省的量測配置時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)總方差；
[0024] (3-2)每次增加一個(gè)量測，遍歷所有可選方案，使?fàn)顟B(tài)估計(jì)總方差最小的方案即為 新增量測的位置和類型；
[0025] (3-3)繼續(xù)增加量測，直到量測數(shù)量使系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)總方差變化量與系統(tǒng)狀態(tài)估 計(jì)總方差的比值小于設(shè)定值。
[0026] 所述步驟(4)中，各網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的估計(jì)誤差的加權(quán)和為每個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)量測配置的 影響權(quán)重與相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)總誤差乘積之和。
[0027] 所述步驟(4)中，采用M。次蒙特卡洛法計(jì)算的均值作為各狀態(tài)變量的估計(jì)值以表 征量測系統(tǒng)的不確定性。
[0028] 所述步驟(5)中，確定各網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)量測配置的影響權(quán)重的具體步驟包括：
[0029] (5-1)分析各因素之間的關(guān)系，建立遞階層次結(jié)構(gòu)；
[0030] (5-2)將各因素對(duì)同一準(zhǔn)則或目標(biāo)的重要性進(jìn)行兩兩比較，依據(jù)判斷矩陣標(biāo)度表， 對(duì)各準(zhǔn)則進(jìn)行評(píng)分，形成判斷矩陣；
[0031] (5-3)由判斷矩陣計(jì)算被比較元素對(duì)上一層準(zhǔn)則的相對(duì)權(quán)重，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。 [0032]進(jìn)一步的，已知判斷矩陣，用特征值法求得各權(quán)重的值，對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢 驗(yàn)，檢測判斷矩陣是否可接受，否則需對(duì)判斷該矩陣做適當(dāng)調(diào)整。
[0033]本發(fā)明的有益效果為：
[0034] (1)本發(fā)明分析了配電網(wǎng)中量測系統(tǒng)的飽和特性，確定了飽和量測數(shù)量；
[0035] (2)本發(fā)明以飽和量測數(shù)量作為量測設(shè)備的安裝數(shù)量上限，對(duì)配電系統(tǒng)量測配置 的建設(shè)投資給出指導(dǎo)性方案，避免了盲目安裝大量量測裝置而估計(jì)精度又沒有明顯提高所 造成的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)，具有實(shí)際意義；
[0036] (3)本發(fā)明的量測配置模型考慮了多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最終量測配置能夠兼顧多種網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)的估計(jì)精度，魯棒性提高；
[0037] (4)本發(fā)明以權(quán)重系數(shù)的方式分析了不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)量測配置的影響差異，量測 配置結(jié)果更切實(shí)際。
【附圖說明】
[0038] 圖1本發(fā)明提供的設(shè)計(jì)方案流程圖；
[0039] 圖2(a)和圖2(b)分別為本發(fā)明提供的層次分析法的結(jié)構(gòu)圖及確定權(quán)重流程圖；
[0040] 圖3本發(fā)明提供的基于啟發(fā)式算法確定最終量測配置方案；
[0041 ]圖4本發(fā)明提供的IEEE33節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)接線圖；
[0042]圖5本發(fā)明提供的不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下，基于啟發(fā)式算法確定的IEEE33節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的飽 和量測特性。
【具體實(shí)施方式】：
[0043]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0044] 如圖1所示，計(jì)及多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)量測配置方法，包括以下步驟：
[0045] (1)狀態(tài)估計(jì)方法選用加權(quán)最小二乘法；
[0046] (2)根據(jù)配電網(wǎng)實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)，量測配置考慮的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括正常運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)、弱環(huán)網(wǎng)、優(yōu)化重構(gòu)后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及故障重構(gòu)后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)四類；
[0047] (3)分析系統(tǒng)在不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下的飽和量測特性，基于啟發(fā)式算法確定系統(tǒng)的飽 和量測數(shù)量，并以此作為量測配置模型中量測數(shù)量的安裝數(shù)量上限；
[0048] (4)建立量測配置的數(shù)學(xué)模型，以多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)估計(jì)誤差的加權(quán)和作為衡量系統(tǒng) 估計(jì)精度的標(biāo)準(zhǔn)，并以此為目標(biāo)。約束條件為量測設(shè)備的安裝數(shù)量上限約束。
[0049] (5)前述步驟(4)的權(quán)重系數(shù)由層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP) 求得；
[0050] (6)基于啟發(fā)式算法確定最終的量測配置方案，即遍歷所有可選方案，新增量測位 置及類型的選取使所述步驟(4)的目標(biāo)函數(shù)最小。重復(fù)該過程，直到達(dá)到量測設(shè)備的安裝數(shù) 量上限；
[0051] (7)輸出最優(yōu)量測配置方案。
[0052] 前述步驟(1)狀態(tài)估計(jì)中量測量與狀態(tài)量之間的關(guān)系為：
[0053] z = f (x)+e
[0054] 式中：x為狀態(tài)矢量，jsf [ n,巧，v-，』f，包含所有節(jié)點(diǎn)的電壓幅值 及除平衡節(jié)點(diǎn)外的電壓相角；z為量測矢量，量測類型包括實(shí)時(shí)電壓幅值量測，實(shí)時(shí)功率量 測、虛擬量測(零注入節(jié)點(diǎn))和偽量測(節(jié)點(diǎn)負(fù)荷）；f(x)為量測方程;e為量測誤差矢量，e~N (0，R)，貧[CT A CT ?，…，GT.J]，為量測誤差的協(xié)方差矩陣。
[0055] 另有：
[0056] H(x) = <^-~)- dx
[0057] C=(htR-咕)一1
[0058]式中：H為系統(tǒng)的雅克比矩陣，C為系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)誤差的協(xié)方差矩陣，是對(duì)稱非負(fù)定 矩陣；Ckj或Cjk是狀態(tài)變量Xk和Xj的協(xié)方差；Cii為C中第i個(gè)對(duì)角元素，對(duì)應(yīng)狀態(tài)變量Xi的方 差。
[0059]隨著Cll的增大，狀態(tài)變量^的誤差隨之增大，反之亦然。定義系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)總方差 為：
[0061 ]式中:N為系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)總數(shù)，（2N-1)為系統(tǒng)中的狀態(tài)變量總數(shù)。
[0062] 前述步驟(2)弱環(huán)網(wǎng)、優(yōu)化重構(gòu)后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及故障重構(gòu)后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：
[0063] 1)閉合某一聯(lián)絡(luò)開關(guān)，形成弱環(huán)網(wǎng)；
[0064] 2)以網(wǎng)損最小、電壓偏移及負(fù)荷均衡為目標(biāo)，通過遺傳算法求得優(yōu)化重構(gòu)后的網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)；
[0065]優(yōu)化重構(gòu)的目標(biāo)函數(shù)為：
[0067] 式中：Nbr是系統(tǒng)的總支路數(shù)；Ii是第i條支路的電流是所有支路電流的平均 值;VjPVNl*別為第i個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓的真值和額定值; ri是第i條支路的電阻;PlcissQ是正常網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)下的有功網(wǎng)損;m〇ad，u?it age和Uloss是三個(gè)子目標(biāo)的權(quán)重。所有的值都是標(biāo)么值的形式。
[0068] 3)選取某一支路故障，通過遺傳算法求得故障重構(gòu)后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0069] 前述步驟(3)基于系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)總方差與量測數(shù)量的關(guān)系，推導(dǎo)了量測系統(tǒng)的飽 和特性，并確定了飽和量測數(shù)量，具體推導(dǎo)過程如下：
[0070] 假定當(dāng)前有m個(gè)量測量，對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)雅可比矩陣、量測誤差的協(xié)方差矩陣及狀態(tài)估 計(jì)的協(xié)方差矩陣分別為化、心和(^。新增一個(gè)量測量，對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)雅可比矩陣、量測誤差的協(xié) 方差矩陣及狀態(tài)估計(jì)的協(xié)方差矩陣分別為H m+1、UPCm+1。其中，Hm+1可表示為：
L0072」式中：hm+1為雅可比矩陣中新增量測對(duì)應(yīng)的行向量。
[0073] 根據(jù)Sherman-Morrison方程，Cm和Cm+i間的關(guān)系可表示為：
[0076]假定新增量測為功率量測，則其與四個(gè)狀態(tài)變量相關(guān)，hm+沖有四個(gè)非零元素，分 別表示為：
[0081] 式中：fm+i(x)為第(m+1)個(gè)量測量對(duì)應(yīng)的量測方程，€4、(1」、(11及(^分別為]1 111+1中第：[、 」、1及1"個(gè)元素。
[0082] 矩陣A中的對(duì)角元素即為新增一個(gè)量測量，(^中對(duì)角元素的減小量，SP:
[0084] 式中：akk是A的第k個(gè)對(duì)角元素，cki、Ckj、c kl和ckr分別為Cm中第i、j、1及r列中的第k 個(gè)元素 ，kG 1，2,3,…，2N-1 .Wm+i = l/(〇m+i2)是第(m+1)個(gè)量測量的權(quán)重.d是計(jì)算過程中的 中間變量，可表示為：
[0085] d = ^ +tXjCJI, +ajcln +arcm) nav
[0086] 式中：v={i，j，l，r} ?
[0087] 顯然，akk的正負(fù)由d的符號(hào)決定。為d證明的正負(fù)，可將Cij表示為：
[0088]
[0089]式中：-1彡P(guān)ij彡1，是第i和第j個(gè)狀態(tài)變量的相關(guān)系數(shù)。
[0090] 取|P |=1，則d可等價(jià)為：
[0091 ] " ={(U: ypl、± (U.. ) ±[a, j,',, ) ±(a,.：sp^ 0
[0092]由此可得，d》0。因此，akk>0，貝撕增一個(gè)量測量，系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)總方差變化量總大 于0,即：
[0094] 式中：Csys,jPCsys,m+1分別為量測數(shù)量為m和m+1時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)總方差。
[0095] -般的，若新增量測為電壓量測，hm+1中只有一個(gè)非零元素，ACsys, m>0仍然成立。 [0096] 另外，A Csys具有子模塊飽和特性(Submodularity)，即當(dāng)已有量測很少時(shí)，新增一 個(gè)量測A Csys的下降量要大于已有較多量測情況下新增一個(gè)量測時(shí)A Csys的下降量。也即：
[0097] A Csys(Sl U S2)+ A Csys(Sl n S2)^ A Csys(Sl)+ A Csys(S2)
[0098] 式中：&、S2 e 0，0是所有可能的量測位置及類型的備選方案。
[0099] 對(duì)于及￡?duì)?wèi)￡ ft s e 0/B2，A Csys滿足：
[0100] A Csys(Bl U s)- A Csys(Bl)^ A Csys(B2 u s)- A Csys(B2)
[0101] 因此，隨著量測數(shù)量的增加 ，a csys逐漸減小。定義當(dāng)滿足下式時(shí)，對(duì)應(yīng)的量測數(shù)量 為飽和量測數(shù)量Ns。
[0103] 式中：Csys,o是基準(zhǔn)值，為在缺省的量測配置時(shí)(變電站處的一個(gè)功率量測和一個(gè)電 壓量測）系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)總方差；A Csys為新增一個(gè)量測時(shí)，Csys的下降量;e為與狀態(tài)估計(jì)精度 有關(guān)的變量。
[0104] 在此，對(duì)于某一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下，可基于啟發(fā)式算法確定飽和量測數(shù)量，具體步驟如 下：
[0105] 1)初始化系統(tǒng)數(shù)據(jù)；
[0106] 2)計(jì)算 Csys,o;
[0107] 3)每次增加一個(gè)量測，遍歷所有可選方案，使Csys最小方案即為新增量測的位置和 類型；
[0108] 4)增加量測，直到量測數(shù)量使
滿足。
[0109] 不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的飽和量測數(shù)量均可按上述方案求得。
[0110] 前述步驟(4)的目標(biāo)函數(shù)F及約束條件如下： min ^^ = > p： K f Com] com sJ. M < N&
[0112] 式中：E_為系統(tǒng)綜合估計(jì)誤差別為第j種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)量測配置的影響權(quán)重，0<Pj 彡1，且,=1 N s t r為所考慮的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)總數(shù)，E s, j為第j個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)總誤 ， 差。
[0113] 其中，各網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)精度由各狀態(tài)變量的相對(duì)估計(jì)誤差之和表示：
[0115] 式中：ES為系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)總誤差;2N-1為狀態(tài)變量的個(gè)數(shù);Xi,true3和xipst分別為第i 個(gè)狀態(tài)變量的真值和估計(jì)值，其中各狀態(tài)變量真值由潮流計(jì)算求得。
[0116] 為表征量測系統(tǒng)的不確定性，采用M。次蒙特卡洛法計(jì)算的均值作為各狀態(tài)變量的 估計(jì)值，即：
[0118] 式中:Mc = 400,為蒙特卡洛的運(yùn)行次數(shù);Xi,j為第j次蒙特卡洛第i個(gè)狀態(tài)變量的估 計(jì)值。
[0119] 前述步驟(5)由AHP確定各網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)量測配置的影響權(quán)重pi的步驟如下：
[0120] 1)分析系統(tǒng)中各因素之間的關(guān)系，建立遞階層次結(jié)構(gòu)，如圖2(a)所示；
[0121] 2)將各因素對(duì)同一準(zhǔn)則或目標(biāo)的重要性進(jìn)行兩兩比較，依據(jù)判斷矩陣標(biāo)度表，對(duì) 各準(zhǔn)則進(jìn)行評(píng)分，形成判斷矩陣；
[0122] 3)由判斷矩陣計(jì)算被比較元素對(duì)上一層準(zhǔn)則的相對(duì)權(quán)重，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)；
[0123] 已知判斷矩陣，可用特征值法求得各權(quán)重的值。對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，檢測 判斷矩陣是否可接受，否則需對(duì)判斷該矩陣做適當(dāng)調(diào)整。
[0124] 前述步驟(6)基于啟發(fā)式算法求解量測配置的過程如下：
[0125] 1)計(jì)算量測在所有可選方案的E。?并保存；
[0126] 2)比較上述所有E_，使E_最小的情況即為新增量測的安裝類型和位置。
[0127] 3)重復(fù)步驟1) 一 3)，直到達(dá)到量測設(shè)備的安裝數(shù)量上限。
[0128] 由圖5可以看出，對(duì)于同一系統(tǒng)，不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下的量測飽和特性基本一致。隨著 量測數(shù)量的增加，系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)總誤差隨之呈非線性下降，但其下降量越來越小。當(dāng)量測 數(shù)量增加到某一值，量測系統(tǒng)達(dá)到飽和。雖然增加量測，系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)總方差會(huì)略有減小， 但下降幅度很小，可以忽略。因此，以飽和量測數(shù)量作為量測配置的安裝數(shù)量上限可以保證 配電網(wǎng)的狀態(tài)估計(jì)精度。
[0129] 當(dāng)e = 0.01時(shí)，飽和量測數(shù)量為9。以飽和量測數(shù)量為量測設(shè)備的安裝數(shù)量上限，本 發(fā)明確定的最終量測配置方案包含5個(gè)功率量測和4電壓幅值量測。功率量測分別安裝在支 路2、5、10、18和21，電壓幅值量測分別安裝在節(jié)點(diǎn)9、19、26和29?；诒景l(fā)明確定的量測配 置方案，系統(tǒng)綜合估計(jì)誤差為E_=0.004348，估計(jì)精度較高。因此，本發(fā)明提出的計(jì)及多種 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的量測配置方法，能夠兼顧多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)運(yùn)行情況下的狀態(tài)估計(jì)精度，同時(shí)又能 保證正常運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)估計(jì)精度，具有魯棒性。
[0130] 上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種計(jì)及多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)量測配置方法，其特征是:包括以下步驟： (1) 預(yù)估配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，確定量測量與狀態(tài)量的關(guān)系； (2) 根據(jù)配電網(wǎng)實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)，在量測配置時(shí)構(gòu)建多種不同狀態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)； (3) 分析配電網(wǎng)系統(tǒng)在不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下的飽和量測特性，基于啟發(fā)式算法確定飽和量 測數(shù)量； (4) 在飽和量測數(shù)量為量測數(shù)量的安裝數(shù)量上限的約束條件下，以多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)估計(jì) 誤差的加權(quán)和最小為目標(biāo)，構(gòu)建量測配置模型； (5) 利用層次分析法求解量測配置模型的權(quán)重系數(shù)，遍歷所有可選方案，求解最優(yōu)解， 輸出最優(yōu)量測配置方案。2. 如權(quán)利要求1所述的一種計(jì)及多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)量測配置方法，其特征是:所述 步驟(1)中，計(jì)及的狀態(tài)矢量具體包括所有節(jié)點(diǎn)的電壓幅值及除平衡節(jié)點(diǎn)外的電壓相角，量 測矢量類型包括實(shí)時(shí)電壓幅值量測、實(shí)時(shí)功率量測、虛擬量測和偽量測。3. 如權(quán)利要求1所述的一種計(jì)及多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)量測配置方法，其特征是:所述 步驟(2)中，具體包括正常運(yùn)行、弱環(huán)網(wǎng)、優(yōu)化重構(gòu)后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及故障重構(gòu)后的網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)。4. 如權(quán)利要求3所述的一種計(jì)及多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)量測配置方法，其特征是:所述 步驟(2)中，弱環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為閉合某一聯(lián)絡(luò)開關(guān)后形成的網(wǎng)絡(luò)。5. 如權(quán)利要求1所述的一種計(jì)及多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)量測配置方法，其特征是:所述 步驟(2)中，以網(wǎng)損最小、電壓偏移及負(fù)荷均衡為目標(biāo)，通過遺傳算法求得優(yōu)化重構(gòu)后的網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)； 所述步驟(2)中，故障重構(gòu)后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由選取某一支路故障，通過遺傳算法求得。6. 如權(quán)利要求1所述的一種計(jì)及多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)量測配置方法，其特征是:所述 步驟(3)中，具體步驟包括： (3-1)初始化系統(tǒng)數(shù)據(jù)，計(jì)算在缺省的量測配置時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)總方差； (3-2)每次增加一個(gè)量測，遍歷所有可選方案，使?fàn)顟B(tài)估計(jì)總方差最小的方案即為新增 量測的位置和類型； (3-3)繼續(xù)增加量測，直到量測數(shù)量使系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)總方差變化量與系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)總 方差的比值小于設(shè)定值。7. 如權(quán)利要求1所述的一種計(jì)及多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)量測配置方法，其特征是:所述 步驟(4)中，各網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的估計(jì)誤差的加權(quán)和為每個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)量測配置的影響權(quán)重與相 應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)總誤差乘積之和。8. 如權(quán)利要求1所述的一種計(jì)及多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)量測配置方法，其特征是:所述 步驟(4)中，采用M。次蒙特卡洛法計(jì)算的均值作為各狀態(tài)變量的估計(jì)值以表征量測系統(tǒng)的 不確定性。9. 如權(quán)利要求1所述的一種計(jì)及多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)量測配置方法，其特征是:所述 步驟(5)中，確定各網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)量測配置的影響權(quán)重的具體步驟包括： (5-1)分析各因素之間的關(guān)系，建立遞階層次結(jié)構(gòu)； (5-2)將各因素對(duì)同一準(zhǔn)則或目標(biāo)的重要性進(jìn)行兩兩比較，依據(jù)判斷矩陣標(biāo)度表，對(duì)各 準(zhǔn)則進(jìn)行評(píng)分，形成判斷矩陣； (5-3)由判斷矩陣計(jì)算被比較元素對(duì)上一層準(zhǔn)則的相對(duì)權(quán)重，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。10.如權(quán)利要求1所述的一種計(jì)及多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)量測配置方法，其特征是:所 述步驟(5)中，已知判斷矩陣，用特征值法求得各權(quán)重的值，對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，檢 測判斷矩陣是否可接受，否則需對(duì)判斷該矩陣做適當(dāng)調(diào)整。
【文檔編號(hào)】H02J3/00GK105958487SQ201610431772
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日
【發(fā)明人】張文, 王紅
【申請(qǐng)人】山東大學(xué)