旋艷超 李麗 劉昊利

（1.國網(wǎng)朝陽供電公司電氣試驗班，遼寧朝陽 122000；2.國網(wǎng)阜新供電公司運維采集班，遼寧阜新 123000）

電力系統(tǒng)最優(yōu)觀測方案的研究

旋艷超1李麗2劉昊利1

（1.國網(wǎng)朝陽供電公司電氣試驗班，遼寧朝陽 122000；2.國網(wǎng)阜新供電公司運維采集班，遼寧阜新 123000）

基于系列繁雜測量的電力系統(tǒng)觀測問題是狀態(tài)預測前的必要步驟，同時，狀態(tài)的準確預測程度直接關系到系統(tǒng)安全操作的重要性。針對此，提出一種改進型的電氣優(yōu)化解決方案，即友好整數(shù)線性規(guī)劃法。通過現(xiàn)場實際例子說明了該方案的計算高效性，通過與傳統(tǒng)試驗分析數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與比對，證明了該整定方案的實際效力。

電力系統(tǒng)；觀測方案；整數(shù)試驗；線性；響應時間

為保證控制中心可監(jiān)控與操作的電力系統(tǒng)安全，控制中心的操作器需要知道任一瞬間系統(tǒng)的準確狀態(tài)，系統(tǒng)狀態(tài)的描述可有系統(tǒng)觀測器得到。

狀態(tài)觀測器是一種數(shù)學算法，通過具體數(shù)據(jù)得到測量值，實時計算出系統(tǒng)最有可能出現(xiàn)的狀態(tài)。如果測量設備的位置和數(shù)據(jù)不正確，狀態(tài)觀測器就不能計算出準確的系統(tǒng)狀態(tài)，導致一些線路的狀態(tài)便不可知［1］。所以，在系統(tǒng)觀測之前首先要知道系統(tǒng)是否可觀，以及測量裝置能否觀測所有的線路狀態(tài)。如果系統(tǒng)不可觀，則連接觀測點和不可觀分支的信息需要同時齊備。

傳統(tǒng)方式上，觀測問題都是從代數(shù)和拓撲角度加以考慮。分析增廣矩陣，計算格拉姆矩陣，研究雅可比矩陣的零空間，或是借助于圖論［2］。然而，現(xiàn)下的科技手段容許通過整數(shù)規(guī)劃問題來解決此觀測問題。此方案對問題的解決看起來會有些出入，但在具體例子中會得以論證。此外，仿真結果也說明在含有大量線路的系統(tǒng)計算效率上，該方案更勝一籌。

本文的核心目的在于構建整數(shù)線性規(guī)劃法，其最優(yōu)解決方案取決于電氣系統(tǒng)是否可觀測以及可觀或不可觀變量的個數(shù)［3］。同時基于改進型最優(yōu)規(guī)劃，提出一種區(qū)分不可觀支路與可觀點個數(shù)的方案。

1 最優(yōu)狀態(tài)觀測方案

解決最優(yōu)觀測問題的關鍵在于觀測技術的合理應用。在此方案的構建中，每條線路的狀態(tài)變量觀測模型使用二維變量，并可選用任意矢量K作為觀測矢量，每次測量的矢量K都含有一些限定條件［4］。比如，系統(tǒng)準實時信息、線路電壓值、有功潮流與無功潮流值、有功潮流與無功潮流的注入值，以及總線電壓的幅角。并認為K是獨立矢量，相應記為（K）=1。繼而討論最優(yōu)變量、目標函數(shù)和等式限定條件［5，6］。

1.1 最優(yōu)變量

設計模型的最優(yōu)變量用于定義每條線路狀態(tài)變量的觀測裕度。對于每條線路而言，有2種狀態(tài)變量去預測狀態(tài)觀測算法，即為電壓值與幅角［7］。因此，與第i條線路的2種狀態(tài)變量觀測裕度相關的最優(yōu)變量定義如下：bvi=0，第i條線路的電壓值不可觀；bvi=1，第i條線路的電壓值可觀；bθi=0，第i條線路的電壓幅角不可觀；bθi=1，第i條線路的電壓幅角可觀。

同時，要考慮到如果測量矢量是由成對出現(xiàn)的有功功率或無功功率的測量因子構成，則意味著可選用二分法來解決相應問題，從而相應減少中央處理器在計算上的響應時間［9］。如果系統(tǒng)分析的問題是可觀測的，則意味著狀態(tài)觀測方法可由最優(yōu)化分析方案得到。

1.2 可觀測點與不可觀分支的區(qū)分

不可觀測點是由內(nèi)部相連接的分支構成，分支上的能流可通過測量矢量K獲得，可觀測點可通過不可觀測分支連接其他可觀測點，不可觀測分支的能流則是不能被預測的［9，10］。因此，不可觀系統(tǒng)是由一些可觀測點及連接可觀測點間的不可觀分支線路構成?？捎^測點與不可觀測分支也同樣可以由任意矢量標記［11］。

2 改進方案分析

圖18 總線系統(tǒng)測量圖

圖2提供了整數(shù)線性規(guī)劃法與傳統(tǒng)解矩陣算法相比較下的中央處理器平均響應時間曲線。值得一提的是，從試驗數(shù)據(jù)曲線的生成結果可以看出，8條線路的系統(tǒng)響應時間與精確度較之傳統(tǒng)的最優(yōu)觀測方法都有很大程度的提高，說明系統(tǒng)的電氣特性得到了一定改觀。

圖2 中央處理器響應時間曲線

3 結論

本文提出的整數(shù)線性規(guī)劃法可有效區(qū)分電力系統(tǒng)的可觀變量，該數(shù)學模型使用的線性及雙變量建模方法顯示了該整定方案在數(shù)據(jù)處理方面的高效性與精確性。通過與傳統(tǒng)觀測方法在處理器響應時間上的比對，說明了該建模方案的計算數(shù)值精確可靠、高效快捷。

［1］FF Wu，WHE Liu，SM Lun.Observability analysis and bad data processing for state estimation with equality constraints［J］.IEEE Transactions on Power Systems，1988（2）：541-548.

［2］吳杰康，史美娟，陳國通，等.基于Multi-AIGA算法的區(qū)域電力系統(tǒng)最優(yōu)備用模型［J］.電力系統(tǒng)及其自動化學報，2008（2）：51-56.

［3］R Rouhani，RK Mahra.Model algorithmic control（MAC）；basic theoretical properties［J］.Automatica，1992（4）：401-404.

［4］席裕庚，耿曉軍，陳虹.預測控制性能研究的新進展［J］.控制理論與應用，2000（4）：469-475.

［5］B Gou.Jacobian matrix-based observability analysis for state estimation［J］.IEEE Transactions on Power Systems，2006（1）：348-356.

［6］李文沅，周家啟，顏偉，等.基于可靠性的電力系統(tǒng)設備備用規(guī)劃方法［J］.中國電機工程學報，2006（15）：7-11.

［7］RL Chen.A fast integer algorithm for observability analy?sis using network topology［J］.IEEE Transactions on Power Sys?tems，1990（3）：1001-1009.

［8］Ionescu V，Oara C.Spectral and inner-outer factorization for discrete-time systems［J］.IEEE Transactions on Automatic Con?trol，1996（12）：1840-1845.

［9］于洋，陳琳，甘德強，等.國內(nèi)外備用容量評估方法比較［J］.電力系統(tǒng)自動化，2005（18）：19-23.

［10］吳集光，劉俊勇，牛懷平，等.電力市場環(huán)境下最優(yōu)備用容量的確定［J］.電力系統(tǒng)自動化，2005（15）：10-13.

［11］任震，潘錫芒.電力市場中計及發(fā)電機組可用率的備用分配計算［J］.電力系統(tǒng)自動化，2002（17）：16-18.

［12］王建學，王錫凡，丁曉瑩.區(qū)域電力市場中的分區(qū)備用模型［J］.中國電機工程學報，2006（18）：28-33.

Research of the Power System Optimal Observation Scheme

Xuan Yanchao1Li Li2Liu Haoli1

（1.Electric Experimental Work Area，Sate Grid Chaoyang Power Supply Co.Ltd.，Chaoyang Liaoning 122000；2.Operation Collection Work Area，Sate Grid Fuxin Power Supply Co.Ltd.，F(xiàn)uxin Liaoning 123000）

Power system observation based on a series of complex measurement is a necessary step ahead of state fore?casting,at the same time,the level of state predict is much relative with safety operation.So this paper proposed a modified solution to the problem,namely friendly integer linear programming method.The computation efficiency of the scheme has been proved through the actual examples,as well as proved that the actual effect of the setting scheme through the statistics and compare with the traditional experimental analysis data.

power system；observation scheme；integer test；linear；required time

TM73

A

1003-5168（2017）02-0137-02

2017-01-15

旋艷超（1985-），男，技師，研究方向：高壓試驗領域研究。