最佳位置的PMU电力系统可观测性

Parth帕特尔¹,情形调整²,Chinmay奈克³

PG学生(电力系统EE],部门,c·g·帕特尔理工学院Bardoli,印度古吉拉特邦
PG学生(电力系统EE],部门,c·g·帕特尔理工学院Bardoli,印度古吉拉特邦
助理教授,EE称,c·g·帕特尔理工学院Bardoli,印度古吉拉特邦

文摘

相量测量单元(PMU)是一种相对较新的技术,当用于电网,提供实时同步测量的电压在公交车和电流沿着线连接。这是通过使用一个基于GPS监控系统促进了时间同步的测量与SCADA不同,使得实时测量数据的格式。SCADA并不能够提供实时数据由于低速的rtu(远程终端单元)提供数据。带时间戳的相量测量的可用性使电力系统监控应用pmu可取的状态估计等不稳定的预测分析,实时监测系统的条件下,孤岛效应检测、系统恢复和坏数据检测。因为pmu是昂贵的,他们的采购和安装需要计划的经济和实用程序。通常公用事业想看到电网成为完全可观测的最小数量的pmu放在战略的公交车。在完全可观测性指的是网络中所有的公交车正在积极监控。因此pmu的优化布置问题是制定作为一个优化问题,pmu的数量最小化完整的系统可观测性。本文解决了pmu的最优位置为电力系统可观测性使用整数线性规划方法(独立)。该方法在IEEE 14日公交系统进行测试。

关键字

整数线性规划、相量测量单元、电力系统的可观测性。

I.INTRODUCTION

在广域相量测量单元是重要的设备测量、保护和控制系统的研究。PMU是一个监控装置,它可以提供同步测量的电压和电流相量的电力系统。同步信号是实现全球定位系统(GPS)卫星[4]。同步性的PMU是通过时间戳使用常见的同步信号电压和电流波形可以从GPS [6]。

PMU测量,在与SCADA系统在更高的速度。每个测量的时间戳记;整个网络互联的提供了精确的视图。近年来,由于高成本的PMU在网络,每个节点进行了研究活动定位最小集合的PMU为了使电力系统完全可观测的,考虑到不同操作条件[4]。

PMU放置在所有变电站允许直接测量网络的状态。然而,PMU放置在每个总线系统难以实现由于成本因素或由于不存在在一些变电站通信设施。此外,由于欧姆定律,当PMU放置在一辆公共汽车,邻近的公交车也变得可见。这意味着系统可以观察到的较小数量的pmu比公交车的数量。

PMU测量处理设备在变电站连接到公共汽车。测量电流和电压的PMU利用电压和电流互感器。这是在一个模拟抗混叠滤波器处理形式和删除所有组件的信号超过一半的奈奎斯特采样率[5]。

然后把测量信号通过一个模拟数字转换器(ADC)。数字化测量由GPS时钟之后加上时间戳。数字样本通过一个微处理器,将测量值转换为矢量形式的数据。现在样品准备好发送到相量测量数据处理器(PDC)。PDC可以很中心相比,只有系统中可能有多个髓。换句话说,奇异集中控制是没有必要的。图

系统的50 - 60 Hz, 50到60 PMU的样品分别提供每秒。图显示了一个图的PMU的控制块。实际的电压和电流相量来源于复杂正弦波形的测量的公交车。pmu测量居民巴士的电压相量和电流相量的线路连接相邻的公交车。

相量测量单元(PMU)允许观察者测量电压相量的所有总线以及所有线路的电流相量事件总线。PMU放置在所有变电站允许直接测量网络的状态。然而,PMU放置在每个总线系统难以实现由于成本因素或由于不存在在一些变电站通信设施。此外,由于欧姆定律,当PMU放置在一辆公共汽车,邻近的公交车也变得可见。这意味着系统可以观察到的较小数量的pmu比公交车的数量。

在参考[2]一个统一的方法是发达的最小数量和位置pmu的电网是可观测的。此外,它占现有的常规测量数学模型的最优PMU放置策略。文献[3]提出了一种算法,避免了迭代测量和允许同时放置pmu的可观测性分析。方法在文献[4]提出了一种方法把PMU的电力系统最优情况下的正常操作和在任何单一PMU或单一的分支网络。方法在文献[5]提出了一种广义整数线性规划制定最佳PMU放置在不同的情况下。在参考[6]提出模型用于确定pmu的最优数量和位置,使系统可观测的。

二世。SOBJECTIVE和假设

PMU位置为电力系统可观测性的主要焦点。算法必须产生位置是成本有效的解决方案和类似或优于其他算法。以下假设是在本文的过程中:

1。所有的pmu成本一样。

2。有足够的电信设施PMU操作。

3所示。提出了网络不使用任何现有的常规测量和/或零注射。

三世。可观测性分析

可观测性分析是实时状态估计的一个基本组成部分。电力系统的可观测性分析是研究是否有足够的测量系统来评估电力系统的状态,包括电压的幅值和相角。如果一个节点可以直接测量的电压或其他可以计算电压相量和电流相量,节点是可观测的。

IV.PROBLEM配方

最低PMU放置问题是np完备性,可以通过数学算法或启发式算法来解决。pmu的数量必须最小化由于成本和通信线路的可用性。考虑IEEE 14公交系统及其测量配置如图3所示。最佳PMU位置可以解决的任务通过使用二进制整数线性规划方法[5]。

目标函数如下所示:

因此给出的约束方程AX≥b_L

b_L在哪一个向量:[1 1 1。。。1)T,约束,每个总线必须由至少一个用于PMU的观察。整数线性规划的算法是图2所示。

诉仿真结果

本文提出的方法是在MATLAB编程和二进制整数线性规划问题已经解决了为了找到最好的PMU放置完成电力系统可观测性和最小安装成本。为了检验该算法的有效性,它一直在测试IEEE 14-bus如图3所示。

计算机的技术规格表我用于这些模拟

整数线性规划问题解决在使用TOMLAB MATLAB优化工具箱[1]。表2显示了最优的结果PMU IEEE 14-bus系统布置,没有其他传统的功率流或注入测量。

图示如图4所示。四个pmu安装在公共汽车2,巴士7和公交10,和公交13可以使整个系统可观测的。

VI.CONCLUSION

基于二进制整数线性规划的一个通用的方法是用来发现pmu的最优数量和位置,使整个系统完全可观测的。保持整个系统可观测的任何突发事件和最小化总安装成本是本文的主要目的。

表乍一看


表1	表2

数据乍一看


图1	图2	图3	图4

引用

(在线)”TOMLAB解算器在Matlab软件包使用,TOMLAB优化环境”,2014年,URL: http://tomlab.biz/

纳比尔·h·Abbasy Hanafy M·伊斯梅尔,“一个统一的方法对电力系统状态估计的最优PMU位置”,IEEETransactions电力系统,24卷,pp.806 - 813, 2009。

贝郭台铭,阿里Abur”,一种改进的测量位置算法网络可观测性”,IEEE电力系统,16卷,pp.819 - 824, 2001。

尼玛阿明,马赫迪Banejad广义配方pmu最优位置的考虑单一单位或者单一BranchOutage”, 21 stiranian电气工程会议(ICEE) pp.1-5, 2013年。

贝郭台铭,“广义的整数线性规划制定最优PMU位置”,IEEE电力系统,pp.1099 - 1104,第23卷,2008年。

GomathiVenugopal, RamachandranVeilumuthu, ChellamalArumugam pmu的最优位置为完整的电力系统可观测性的子网络”,美国节能经济委员会国际期刊控制系统和仪表,1卷,pp.26-30, 2010年。