基于监测点优化配置的电压暂降状态估计

发布时间：2017-09-28 23:05

  本文关键词：基于监测点优化配置的电压暂降状态估计

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【摘要】：随着工业技术快速发展,大量敏感性电力设备随之投入电网,对供电网络的电能质量提出越来越高的要求。在所有电能质量问题中,由短路故障引发的电压暂降被公认为是最主要的电能质量问题之一。为有效抑制电压暂降问题,需要首先考虑准确把握全网电压暂降的情况。因此,对电压暂降进行监测与状态估计具有重要的现实意义。从监测的角度看,若将昂贵的电能质量监测设备配置在庞大电网中的每个母线节点上,不仅需要花费巨额的建设、维护费用,同时给通信和数据处理带来巨大压力。鉴于此,实际中可通过配置有限几个监测点来实现对全网电压暂降的监测。因此,利用上述有限的监测数据,对所有未监测点的电压暂降信息进行有效估计,则是对全网电压暂降情况系统掌握的关键所在。为实现对监测点的优化配置,本文首先利用电压暂降解析表达式分析各种短路故障情况下系统母线节点的凹陷域,并确定各节点的凹陷域矩阵,然后以最少监测点为目标函数,以全网内所有电压暂降故障的可观测为约束条件,建立出电压暂降监测点优化配置的0-1线性规划模型,最后利用MOSEK工具包进行模型求解,并通过IEEE39节点测试系统对该方法的可行性进行了验证。接着在优化配置后的电压暂降监测系统的基础上,本论文提出一种应用混合粒子群优化算法对全网节点电压暂降频次进行状态估计的新方法。首先,基于电力系统状态估计量测方程,利用凹陷域矩阵构建出电压暂降频次状态估计的数学模型。然后以带压缩因子的粒子群优化算法为主体,引入杂交、变异和模拟退火机制,构成了一种混合粒子群优化算法,并用于求解电压暂降状态估计模型。最终通过IEEE 39节点系统的测试分析和与遗传算法的比较,验证了该方法的有效性及精确性。本文给出了基于奇异值分解法的电压暂降状态估计方法。该方法利用故障点法代替解析表达式法对电压暂降量测方程进行分析,构建出新的电压暂降状态估计数学模型,并应用奇异值分解法对模型求解。通过对算例的测试分析和与基于混合粒子群优化算法的电压暂降状态估计方法进行对比,验证了此方法的有效性及精确性。最后,通过仿真对可能影响估计结果的各种因素进行了分析总结。最后,本文提出了基于奇异值分解法的多重故障条件下电压暂降状态估计方法。结合多重故障下的节点电压方程及边界条件,得出了多重故障下的电压暂降计算方法。在此基础上,将故障点法的基本思想引入到多重故障电压暂降状态估计分析中,并构建出多重故障下的电压暂降状态估计模型。最终在多重故障条件下应用奇异值分解法实现了未监测点电压暂降频次的状态估计。通过算例仿真计算,对该方法的有效性和准确性进行了验证。
【关键词】：电压暂降 状态估计 混合粒子群优化 故障点法 多重故障
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM711
【目录】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 第1章 绪论14-21
• 1.1 研究背景与意义14
• 1.2 研究现状14-19
• 1.2.1 电压暂降的概念14-15
• 1.2.2 电压暂降的起因和危害15-16
• 1.2.3 电压暂降分析方法16-18
• 1.2.4 电压暂降状态估计研究18-19
• 1.3 本文主要工作19-21
• 第2章 监测点的优化配置21-34
• 2.1 引言21
• 2.2 电压暂降解析表达式21-27
• 2.2.1 节点阻抗矩阵21-22
• 2.2.2 对称故障22-25
• 2.2.3 不对称故障25-27
• 2.3 凹陷域矩阵27-29
• 2.3.1 凹陷域的分析27-28
• 2.3.2 凹陷域矩阵的确定28-29
• 2.4 电压暂降监测点优化配置方法29-33
• 2.4.1 监测点优化配置模型29-30
• 2.4.2 算例仿真与分析30-33
• 2.5 小结33-34
• 第3章 基于混合粒子群优化算法的电压暂降状态估计34-46
• 3.1 引言34
• 3.2 电压暂降状态估计模型34-37
• 3.2.1 电压暂降状态估计量测方程34-36
• 3.2.2 状态变量需要满足的约束关系36
• 3.2.3 电压暂降状态估计数学模型36-37
• 3.3 HPSO算法37-41
• 3.3.1 压缩因子粒子群优化算法37-38
• 3.3.2 遗传机制的引入38
• 3.3.3 模拟退火机制的引入38-39
• 3.3.4 HPSO算法求解模型39-41
• 3.4 算例仿真与分析41-44
• 3.4.1 仿真设计41
• 3.4.2 仿真分析41-44
• 3.5 小结44-46
• 第4章 基于奇异值分解法的电压暂降状态估计46-58
• 4.1 引言46
• 4.2 电压暂降状态估计方法46-53
• 4.2.1 故障点法构建模型46-48
• 4.2.2 奇异值分解法求解模型48-50
• 4.2.3 算例仿真与分析50-53
• 4.3 不同因素对电压暂降频次状态估计的影响分析53-57
• 4.3.1 监测周期54
• 4.3.2 监测点的数量54-55
• 4.3.3 预设故障点的数量55-56
• 4.3.4 电压暂降阈值的设定56-57
• 4.4 小结57-58
• 第5章 多重短路故障条件下的电压暂降状态估计58-69
• 5.1 引言58
• 5.2 多重故障下电压暂降解析算法58-61
• 5.2.1 节点电压方程58-60
• 5.2.2 电压暂降解析算法60-61
• 5.3 多重故障下电压暂降状态估计模型61-64
• 5.3.1 多重故障下故障点法的设计61-63
• 5.3.2 电压暂降状态估计模型63-64
• 5.4 算例仿真与分析64-68
• 5.5 小结68-69
• 第6章 结论与展望69-72
• 6.1 结论69-70
• 6.2 展望70-72
• 参考文献72-78
• 致谢78-79
• 攻读学位期间发表的学术论文目录79-80
• 附件80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 李丽;严正;王兴志;;状态估计在电能质量中的应用[J];华东电力;2009年03期

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本文编号：938556