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随着配电网规模的扩大和用户侧的广泛参与,传统集中式状态估计已经难以满足系统实时分析控制需求,未来配电网会逐渐采用分布式状态估计获得系统状态。同时,同步相量量测装置(phasor measurement unit,PMU)的引入增强了量测数据的同步性,可以大幅提高分布式状态估计的精度和速度。但目前配电网中PMU配置较少,且缺少完整的通信系统保证数据的传输。本文的研究围绕面向分布式状态估计的配电网PMU及通信设备配置展开,以有线通信为主要通信方式,以无线通信为后备通信方式,有效解决了PMU数据的传输问题,为分布式状态估计提供数据支撑。本文的主要工作归纳如下:
1)提出了一种面向分布式状态估计的配电网分区方法。仅基于分布式状态估计分区原则构建分区目标函数,通过所提出的配电网中心扩展分区方法,将网络分区问题转化为子区域中心节点选取问题,有效保证各子区域内部的连通性,利用遗传算法求解配电网分区模型,在IEEE33、PG&E69与IEEE123节点算例上验证了本方法的可行性和有效性。
2)提出了一种面向分布式状态估计的配电网PMU及有线通信设备配置方法。基于PMU优化配置的整数线性规划基本模型构建子区域可观性约束,通过引入PMU及相量数据集中器(phasor data concentrator,PDC)的通信模型来分析通信链路带宽成本对配置方案的影响,以配置方案成本最低为目标函数,考虑子区域完全可观性约束,PMU数据上送约束,相邻子区域重叠节点决策变量约束,相邻子区域PDC间的信息交互约束和有线通信链路配置约束,建立PMU及有线通信设备配置的0-1整数线性规划模型,实现了PMU、PDC与有线通信链路的一体化配置,并在IEEE33、PG&E69与IEEE123节点算例上进行了分析与验证。
3)提出了一种基于无线传感器网络的配电网PMU分布式无线通信配置方法。首先对配电网所在地理区域进行网格划分,然后引入无线网络邻接矩阵以判断无线通信网络的可观性。在此基础上,以无线通信配置方案成本最低为目标函数,考虑PMU节点及PDC节点的传感器配置约束和无线网络可观性约束,建立基于无线传感器网络的配电网PMU分布式无线通信配置模型,并通过遗传算法求解,最后在IEEE33节点算例上进行算例分析,验证了本文所提无线通信方法的可行性。
1)提出了一种面向分布式状态估计的配电网分区方法。仅基于分布式状态估计分区原则构建分区目标函数,通过所提出的配电网中心扩展分区方法,将网络分区问题转化为子区域中心节点选取问题,有效保证各子区域内部的连通性,利用遗传算法求解配电网分区模型,在IEEE33、PG&E69与IEEE123节点算例上验证了本方法的可行性和有效性。
2)提出了一种面向分布式状态估计的配电网PMU及有线通信设备配置方法。基于PMU优化配置的整数线性规划基本模型构建子区域可观性约束,通过引入PMU及相量数据集中器(phasor data concentrator,PDC)的通信模型来分析通信链路带宽成本对配置方案的影响,以配置方案成本最低为目标函数,考虑子区域完全可观性约束,PMU数据上送约束,相邻子区域重叠节点决策变量约束,相邻子区域PDC间的信息交互约束和有线通信链路配置约束,建立PMU及有线通信设备配置的0-1整数线性规划模型,实现了PMU、PDC与有线通信链路的一体化配置,并在IEEE33、PG&E69与IEEE123节点算例上进行了分析与验证。
3)提出了一种基于无线传感器网络的配电网PMU分布式无线通信配置方法。首先对配电网所在地理区域进行网格划分,然后引入无线网络邻接矩阵以判断无线通信网络的可观性。在此基础上,以无线通信配置方案成本最低为目标函数,考虑PMU节点及PDC节点的传感器配置约束和无线网络可观性约束,建立基于无线传感器网络的配电网PMU分布式无线通信配置模型,并通过遗传算法求解,最后在IEEE33节点算例上进行算例分析,验证了本文所提无线通信方法的可行性。