中国电力 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (12): 20-30.DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202307052
• 分布式智能电网的规划、运行和电力交易 • 上一篇 下一篇
袁兆祥1(), 肖智宏1, 王晶2, 于燕玲3, 黄炎3(
), 高星乐1
收稿日期:
2023-07-14
出版日期:
2023-12-28
发布日期:
2023-12-28
作者简介:
袁兆祥(1970—),男,高级工程师(教授级),从事电力系统规划设计研究,E-mail: yuanzhaoxiang@chinasperi.sgcc.com.cn基金资助:
Zhaoxiang YUAN1(), Zhihong XIAO1, Jing WANG2, Yanling YU3, Yan HUANG3(
), Xingle GAO1
Received:
2023-07-14
Online:
2023-12-28
Published:
2023-12-28
Supported by:
摘要:
当前配电网可观性不足,导致大规模分布式电源并网下的中低压配电网能量管理能力欠缺。配电网最小化采集技术能够以最小经济成本实现量测最优配置,对于提升系统可观性水平至关重要。提出一种考虑多时间断面的最小化采集优化方法,模型分两阶段求解。第一阶段压缩候选量测集,将无须迭代更新的Fisher信息矩阵(Fisher information matrix,FIM)值作为蚁群算法信息素更新参数,极大降低了算法的复杂度;在此基础上,第二阶段考虑状态估计精度需求,基于蚁群算法进一步确定最优配置方案。通过方案对比表明,所提最小化采集方法可充分考虑潮流分布变化对状态估计精度的影响,实现了采集终端集约化配置与高效计算,保障了终端投资经济性与配电网可观测性。
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量测类型 | 量测布置位置 | |
节点电压幅值量测 | 1 | |
节点注入功率量测 | 2,3,4,5 | |
支路功率量测 | 1—2,2—3,3—4,4—5 |
表 1 5节点系统初始量测配置
Table 1 Initial measurement configuration of a 5-node system
量测类型 | 量测布置位置 | |
节点电压幅值量测 | 1 | |
节点注入功率量测 | 2,3,4,5 | |
支路功率量测 | 1—2,2—3,3—4,4—5 |
方案编号 | 配置1处量测时的配置方案 | 状态估计精度 | ||
0 | 未配置电流幅值量测 | 1.6602 | ||
1 | | 2.3212×10–4 | ||
2 | | 5.1805×10–4 | ||
3 | | 1.9589×10–4 | ||
4 | | 2.4112 | ||
本文优化方案 | | 1.9589×10–4 |
表 2 配置一个支路电流幅值量测时的状态估计精度
Table 2 State estimation accuracy with one-branch current amplitude measurements
方案编号 | 配置1处量测时的配置方案 | 状态估计精度 | ||
0 | 未配置电流幅值量测 | 1.6602 | ||
1 | | 2.3212×10–4 | ||
2 | | 5.1805×10–4 | ||
3 | | 1.9589×10–4 | ||
4 | | 2.4112 | ||
本文优化方案 | | 1.9589×10–4 |
方案编号 | 配置2个电流幅值量测时的方案 | 状态估计精度 | ||
0 | 未配置电流幅值量测 | 1.6602 | ||
1 | | 5.2133×10–4 | ||
2 | | 1.9674 ×10–4 | ||
3 | | 2.4065 ×10–4 | ||
4 | | 4.9873×10–4 | ||
5 | | 5.0931×10–4 | ||
6 | | 1.7140 ×10–4 | ||
本文优化方案 | | 1.7140×10–4 |
表 3 配置2个支路电流幅值量测时的状态估计精度
Table 3 State estimation accuracy with two-branch current amplitude measurements
方案编号 | 配置2个电流幅值量测时的方案 | 状态估计精度 | ||
0 | 未配置电流幅值量测 | 1.6602 | ||
1 | | 5.2133×10–4 | ||
2 | | 1.9674 ×10–4 | ||
3 | | 2.4065 ×10–4 | ||
4 | | 4.9873×10–4 | ||
5 | | 5.0931×10–4 | ||
6 | | 1.7140 ×10–4 | ||
本文优化方案 | | 1.7140×10–4 |
方案 编号 | 文献[ 矩阵,取最大值) | 文献[ 误差,取最小值) | ||
0 | 0.1656 | 0.04071 | ||
1 | 0.2495 | 0.04068 | ||
2 | 3.6769 | 0.04060 | ||
3 | 3.8064 | 0.04061 | ||
4 | 1.1723 | 0.04068 |
表 4 配置一个支路电流幅值量测时不同方法计算结果
Table 4 Calculation results of different methods with one-branch current amplitude measurements
方案 编号 | 文献[ 矩阵,取最大值) | 文献[ 误差,取最小值) | ||
0 | 0.1656 | 0.04071 | ||
1 | 0.2495 | 0.04068 | ||
2 | 3.6769 | 0.04060 | ||
3 | 3.8064 | 0.04061 | ||
4 | 1.1723 | 0.04068 |
方案 编号 | 文献[ 矩阵,取最大值) | 文献[ 误差,取最小值) | ||
0 | 0.1656 | 0.04071 | ||
1 | 2.3101 | 0.04057 | ||
2 | 2.7738 | 0.04058 | ||
3 | 3.1701 | 0.04065 | ||
4 | 4.2601 | 0.04049 | ||
5 | 5.0398 | 0.04057 | ||
6 | 4.7315 | 0.04058 |
表 5 配置2个支路电流幅值量测时不同方法计算结果
Table 5 Calculation results of different methods with two-branch current amplitude measurements
方案 编号 | 文献[ 矩阵,取最大值) | 文献[ 误差,取最小值) | ||
0 | 0.1656 | 0.04071 | ||
1 | 2.3101 | 0.04057 | ||
2 | 2.7738 | 0.04058 | ||
3 | 3.1701 | 0.04065 | ||
4 | 4.2601 | 0.04049 | ||
5 | 5.0398 | 0.04057 | ||
6 | 4.7315 | 0.04058 |
量测类型 | 量测布置位置 | |
节点电压 幅值量测 | 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33 | |
节点注入 功率量测 | 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33 | |
支路功率量测 | 1—2,2—3 ,3—4 ,4—5,5—6,6—7,7—8,8—9,9—10,10—11,11—12,12—13,13—14,14—15,15—16,16—17,17—18,19—20,20—21,21—22,3—23,23—24,24—25,6—26,26—27,27—28,28—29,29—30,30—31,31—32,32—33,2—19 |
表 6 33节点系统初始量测集
Table 6 Initial measurement sets of a 33-node system
量测类型 | 量测布置位置 | |
节点电压 幅值量测 | 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33 | |
节点注入 功率量测 | 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33 | |
支路功率量测 | 1—2,2—3 ,3—4 ,4—5,5—6,6—7,7—8,8—9,9—10,10—11,11—12,12—13,13—14,14—15,15—16,16—17,17—18,19—20,20—21,21—22,3—23,23—24,24—25,6—26,26—27,27—28,28—29,29—30,30—31,31—32,32—33,2—19 |
候选量测集 中量测类型 | 电流幅值量测布置位置 | |
支路电流 幅值量测 | 1—2,2—3 ,3—4 ,4—5,5—6,6—7,7—8,8—9,9—10,10—11,11—12,12—13,13—14,14—15,15—16,16—17,17—18,19—20,20—21,21—22,3—23,23—24,24—25,6—26,26—27,27—28,28—29,29—30,30—31,31—32,32—33,2—19 |
表 7 33节点系统候选量测集
Table 7 Candidate measurement sets of a 33-node system
候选量测集 中量测类型 | 电流幅值量测布置位置 | |
支路电流 幅值量测 | 1—2,2—3 ,3—4 ,4—5,5—6,6—7,7—8,8—9,9—10,10—11,11—12,12—13,13—14,14—15,15—16,16—17,17—18,19—20,20—21,21—22,3—23,23—24,24—25,6—26,26—27,27—28,28—29,29—30,30—31,31—32,32—33,2—19 |
候选量测集中 量测类型 | 电流幅值量测布置位置 | |
支路电流 幅值量测 | 1—2,2—3,4—5,5—6,6—7,9—10,10—11,11—12,12—13,14—15,16—17,23—24,26—27,27—28,29—30, 31—32 |
表 8 33节点系统经过第一阶段计算更新的候选量测集
Table 8 Candidate measurement set of the 33-node system updated by Stage-I calculation
候选量测集中 量测类型 | 电流幅值量测布置位置 | |
支路电流 幅值量测 | 1—2,2—3,4—5,5—6,6—7,9—10,10—11,11—12,12—13,14—15,16—17,23—24,26—27,27—28,29—30, 31—32 |
方法 | 电流幅值量测位置 | 状态估计精度 | 耗时/min | |||
单阶段算法 | 2—3,3—4,5—6,6—7 | 0.01377448 | 867.4580 | |||
本文算法 | 2—3,4—5,5—6,6—7 | 0.01377246 | 211.8633 |
表 9 不同方法计算结果对比
Table 9 Comparison of calculation results through different methods
方法 | 电流幅值量测位置 | 状态估计精度 | 耗时/min | |||
单阶段算法 | 2—3,3—4,5—6,6—7 | 0.01377448 | 867.4580 | |||
本文算法 | 2—3,4—5,5—6,6—7 | 0.01377246 | 211.8633 |
断面 | 电流幅值 量测位置 | 24个时刻状态估计 精度累加值 | 耗时/min | |||
单时间断面 | 1—2, 13—14, 26—27, 27—28 | 38.5945 | 4009.6000 | |||
多时间断面 | 1—2, 2—3, 3—4, 23—24 | 0.7854 | 2201.7027 |
表 10 单/多时间断面量测优化配置结果对比
Table 10 Result comparison of measurement configuration optimization on single / multiple time sections
断面 | 电流幅值 量测位置 | 24个时刻状态估计 精度累加值 | 耗时/min | |||
单时间断面 | 1—2, 13—14, 26—27, 27—28 | 38.5945 | 4009.6000 | |||
多时间断面 | 1—2, 2—3, 3—4, 23—24 | 0.7854 | 2201.7027 |
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