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配电网中PMU的应用前景及优化配置的研究

作　者: 白莉妍
导　师: 梁志瑞
学　校: 华北电力大学（河北）
专　业: 农业电气化与自动化
关键词: PMU优化配置配电网 0-1规划乔累斯基分解法正交变化法
分类号: TM769
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

同步相量测量单元(PMU)在配电网状态估计、故障定位、线路参数测量、电能质量监测以及分析整个配电网谐波分布等方面有着重要的应用价值。因此,本文将配电网中PMU的优化配置作为研究重点,首先介绍了配电网中PMU优化配置的各种方法,并比较其优缺点。然后针对配电网的特点建立PMU最优配置数学模型,并用0-1整数规划法使用LINGO软件包求解,该方法在保证全网可观测的情况下,使配置的PMU数量尽可能少,并使系统的测量冗余度尽可能大,可以达到预期目标。其次对基于PMU的配电网谐波状态估计问题的求解方法进行了初步研究,对正定(或超定)量测方程和欠定量测方程分别采用乔累斯基分解法和正交变换算法进行求解,并用MATLAB仿真进行了验证。

全文目录

中文摘要  4
英文摘要  4-8
第一章引言  8-12
  1.1 问题的提出  8-9
  1.2 广域测量系统在配电系统中的应用  9-10
    1.2.1 状态估计  9
    1.2.2 故障定位及线路参数测量  9-10
    1.2.3 电能质量监测  10
  1.3 国内外 PMU 优化配置研究现状  10-11
  1.4 本论文所作的工作  11-12
第二章 PMU 优化配置方法  12-21
  2.1 系统可观性定义  12-13
    2.1.1 代数可观  12
    2.1.2 拓扑（逻辑）可观测  12-13
    2.1.3 电网快速拓扑可观测性分析  13
  2.2 基于全网可观测的配置方法  13-16
    2.2.1 模拟退火算法  13-15
    2.2.2 遗传算法  15-16
      2.2.2.1 遗传算法的特点  15
      2.2.2.2 遗传算法(GA)的缺陷  15-16
    2.2.3 禁忌搜索算法特点及缺陷  16
      2.2.3.1 禁忌搜索算法（TS）的特点  16
      2.2.3.2 禁忌搜索算法的缺陷  16
    2.2.4 0-1 规划法  16
  2.3 基于特定应用的 PMU 配置方法  16-20
    2.3.1 基于改进状态估计准确性的PMU 配置方法  16-17
      2.3.1.1 与 SCADA 互补的PMU 配置方法  17
    2.3.2 基于提高状态估计精度的 PMU 配置方法  17
    2.3.3 考虑系统同调性的 PMU 配置方法  17-18
    2.3.4 考虑潮流方程直接可解的 PMU 配置方法  18-20
  2.4 本章小结  20-21
第三章基于0-1 整数规划的配电网中 PMU 配置方法  21-33
  3.1 引言  21-22
  3.2 配电网络的结构特点  22
  3.3 系统可观定义  22-25
    3.3.1 系统可观定义  22-24
      3.3.1.1 代数可观  23
      3.3.1.2 拓扑可观  23
      3.3.1.3 单个节点可观性  23-24
    3.3.2 测量冗余度  24
    3.3.3 零功率注入节点的处理  24-25
  3.4 布点模型  25
    3.4.1 目标函数  25
  3.5 模型求解  25-26
    3.5.1 精确求解方法概述  25-26
      3.5.1.1 割平面法  25-26
      3.5.1.2 分枝定界法  26
    3.5.2 近似求解方法  26
  3.6 算例分析  26-32
    3.6.1 算例一  26-28
    3.6.2 算例二  28-30
    3.6.3 算例三  30-32
  3.7 本章小结  32-33
第四章基于相量量测的配电系统谐波状态估计算法  33-55
  4.1 引言  33
  4.2 配电网状态估计的特点  33-34
  4.3 谐波状态估计技术的现实意义  34
  4.4 谐波状态估计技术基础  34-35
    4.4.1 量测值  34-35
  4.5 谐波状态估计方法  35-38
    4.5.1 最小方差估计法  35
    4.5.2 极大验后估计  35
    4.5.3 极大似然估计  35-36
    4.5.4 最小二乘估计法  36-37
    4.5.5 加权最小二乘估计法  37-38
  4.6 谐波状态估计问题的数学描述  38-40
    4.6.1 电压量测方程  38
    4.6.2 节点注入电流量测方程  38-39
    4.6.3 零注入量测方程  39
    4.6.4 变换量测方程  39-40
  4.7 谐波状态估计的分层算法  40-44
    4.7.1 谐波状态估计量测的基本特点  40
    4.7.2 谐波量测编号的基本规则  40-42
    4.7.3 分层状态估计的基本算法  42-44
  4.8 量测方程最小二乘法的求解算法  44-50
    4.8.1 乔累斯基（Cholesky）分解法  44-45
    4.8.2 正交变换算法  45-50
  4.9 算例分析  50-55
    4.9.1 MATLAB 仿真平台简介  50-51
    4.9.2 配电系统的 MATLAB 仿真模型的建立  51-55
      4.9.2.1 电源模型的建立与实现  51
      4.9.2.2 负荷模型的建立与实现  51
      4.9.2.3 测量仪表及数据处理模块  51
      4.9.2.4 支路模型的建立  51-55
第五章结论  55-57
  5.1 本文的主要工作和取得的成果  55-56
  5.2 后期工作的展望  56-57
参考文献  57-60
致谢  60-61
附录  61-64
在学期间发表的学术论文和参加科研情况  64

配电网中PMU的应用前景及优化配置的研究

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