有限PMU配置下的输电线路广域故障定位研究

摘要

输电线路的快速精确故障定位对于故障的迅速清除以及恢复供电有着重要意义。近年来，同步相量测量装置(phasor measurement unit，PMU)快速发展并且在电力系统逐步得到应用，这为故障定位引入同步相量测量技术提供了基础。同时，由于受经济性、技术性等约束而尚未全网配置 PMU，且考虑到存在设备故障、通信失败等情况，因此，研究有限PMU配置情况下的输电线路广域故障定位问题，具有重要的理论及实用价值。
　　本研究主要内容包括：⑴提出了计及故障可观测性的PMU最优配置方法。基于故障可观测性的故障定位算法对 PMU的配置有一定的要求，建立了计及零注入节点实现输电网络故障可观测性的PMU最优配置模型，考虑了更符合工程实际的约束，并提出“虚拟PMU节点”的处理方法有效计及零注入节点的影响，使其能够应用于大规模电网的处理。同时研究了生物地理学优化算法以求解该复杂0-1整数规划问题。IEEE标准节点系统的仿真结果表明了所提方法的有效性。与现有方法相比，所提方法能有效减少PMU数量，并且在同样数量的PMU配置情况下，采用本文方法将使得系统的冗余性更高。所提方法为广域故障定位算法提供了PMU配置策略的参考。⑵提出了基于定位域的输电线路广域自适应故障定位算法。提出了定位域的概念，在节点优化配置PMU的基础上，根据系统拓扑和PMU节点划分定位域，电网拓扑结构发生变化时，提出了相应的定位域自适应更新策略；线路故障后，提出了采用二步法定位故障点的快速定位策略，首先通过自适应搜索策略快速界定故障定位域，然后在定位域内实现故障点的快速定位。所提方法无需线路故障信息，提高了算法对信息缺失的适应能力，且对电网拓扑的变化具有一定的自适应能力。大量仿真结果表明，所提方法自适应能力强，定位结果精度高，对系统拓扑结构变化、各种故障类型、过渡电阻、故障位置均有较好的适用性。所提方案为电网出现信息缺失情况下的故障定位提供了参考。⑶针对串联补偿线路提出了基于PMU的自适应故障定位算法。基于两组PMU量测结果，采用最小二乘迭代求解串联补偿线路参数在线估计值。线路故障后，采用线路分布参数模型，基于故障通路电压、电流相位特性构造故障定位函数，无需串补模型；理论分析及仿真表明所构造的故障定位函数在定位区间具有单调近似线性变化的特性，采用二分法或弦截求根法即可快速精确求解故障点。大量的仿真结果表明，所提方法测距结果稳定，无需串联补偿设备模型，算法简单，计算速度快、精度高，对不同故障条件均有较好的适应性。

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1绪论

1.1引言

1.2国内外研究现状

1.3本文所做的工作及章节安排

2计及故障可观测性的PMU优化配置

2.1引言

2.2计及故障可观测性的PMU优化配置模型

2.3基于二进制BBO算法的PMU配置问题求解

2.4算例

2.5本章小结

3基于定位域的输电线路广域自适应故障定位算法

3.1引言

3.2基本故障定位原理

3.3定位域的划分及动态更新

3.4基于定位域的广域自适应故障定位算法

3.5算例

3.6本章小结

4基于PMU的串联补偿线路自适应故障定位算法

4.1引言

4.2串联补偿线路参数在线估计

4.3故障定位算法

4.4算例

4.5本章小结

5总结与展望

5.1全文总结

5.2工作展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录

附录2 攻读硕士学位期间参与的科研项目