旋艷超 李麗 劉昊利

（1.國(guó)網(wǎng)朝陽(yáng)供電公司電氣試驗(yàn)班，遼寧朝陽(yáng) 122000；2.國(guó)網(wǎng)阜新供電公司運(yùn)維采集班，遼寧阜新 123000）

電力系統(tǒng)最優(yōu)觀測(cè)方案的研究

旋艷超1李麗2劉昊利1

（1.國(guó)網(wǎng)朝陽(yáng)供電公司電氣試驗(yàn)班，遼寧朝陽(yáng) 122000；2.國(guó)網(wǎng)阜新供電公司運(yùn)維采集班，遼寧阜新 123000）

基于系列繁雜測(cè)量的電力系統(tǒng)觀測(cè)問(wèn)題是狀態(tài)預(yù)測(cè)前的必要步驟，同時(shí)，狀態(tài)的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)程度直接關(guān)系到系統(tǒng)安全操作的重要性。針對(duì)此，提出一種改進(jìn)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際例子說(shuō)明了該方案的計(jì)算高效性，通過(guò)與傳統(tǒng)試驗(yàn)分析數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與比對(duì)，證明了該整定方案的實(shí)際效力。

電力系統(tǒng)；觀測(cè)方案；整數(shù)試驗(yàn)；線性；響應(yīng)時(shí)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(zhǔn)確狀態(tài)，系統(tǒng)狀態(tài)的描述可有系統(tǒng)觀測(cè)器得到。

狀態(tài)觀測(cè)器是一種數(shù)學(xué)算法，通過(guò)具體數(shù)據(jù)得到測(cè)量值，實(shí)時(shí)計(jì)算出系統(tǒng)最有可能出現(xiàn)的狀態(tài)。如果測(cè)量設(shè)備的位置和數(shù)據(jù)不正確，狀態(tài)觀測(cè)器就不能計(jì)算出準(zhǔn)確的系統(tǒng)狀態(tài)，導(dǎo)致一些線路的狀態(tài)便不可知［1］。所以，在系統(tǒng)觀測(cè)之前首先要知道系統(tǒng)是否可觀，以及測(cè)量裝置能否觀測(cè)所有的線路狀態(tài)。如果系統(tǒng)不可觀，則連接觀測(cè)點(diǎn)和不可觀分支的信息需要同時(shí)齊備。

傳統(tǒng)方式上，觀測(cè)問(wèn)題都是從代數(shù)和拓?fù)浣嵌燃右钥紤]。分析增廣矩陣，計(jì)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(guò)整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題來(lái)解決此觀測(cè)問(wèn)題。此方案對(duì)問(wèn)題的解決看起來(lái)會(huì)有些出入，但在具體例子中會(huì)得以論證。此外，仿真結(jié)果也說(shuō)明在含有大量線路的系統(tǒng)計(jì)算效率上，該方案更勝一籌。

本文的核心目的在于構(gòu)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(cè)以及可觀或不可觀變量的個(gè)數(shù)［3］。同時(shí)基于改進(jìn)型最優(yōu)規(guī)劃，提出一種區(qū)分不可觀支路與可觀點(diǎn)個(gè)數(shù)的方案。

1 最優(yōu)狀態(tài)觀測(cè)方案

解決最優(yōu)觀測(cè)問(wèn)題的關(guān)鍵在于觀測(cè)技術(shù)的合理應(yīng)用。在此方案的構(gòu)建中，每條線路的狀態(tài)變量觀測(cè)模型使用二維變量，并可選用任意矢量K作為觀測(cè)矢量，每次測(cè)量的矢量K都含有一些限定條件［4］。比如，系統(tǒng)準(zhǔn)實(shí)時(shí)信息、線路電壓值、有功潮流與無(wú)功潮流值、有功潮流與無(wú)功潮流的注入值，以及總線電壓的幅角。并認(rèn)為K是獨(dú)立矢量，相應(yīng)記為（K）=1。繼而討論最優(yōu)變量、目標(biāo)函數(shù)和等式限定條件［5，6］。

1.1 最優(yōu)變量

設(shè)計(jì)模型的最優(yōu)變量用于定義每條線路狀態(tài)變量的觀測(cè)裕度。對(duì)于每條線路而言，有2種狀態(tài)變量去預(yù)測(cè)狀態(tài)觀測(cè)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(cè)裕度相關(guān)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(shí)，要考慮到如果測(cè)量矢量是由成對(duì)出現(xiàn)的有功功率或無(wú)功功率的測(cè)量因子構(gòu)成，則意味著可選用二分法來(lái)解決相應(yīng)問(wèn)題，從而相應(yīng)減少中央處理器在計(jì)算上的響應(yīng)時(shí)間［9］。如果系統(tǒng)分析的問(wèn)題是可觀測(cè)的，則意味著狀態(tài)觀測(cè)方法可由最優(yōu)化分析方案得到。

1.2 可觀測(cè)點(diǎn)與不可觀分支的區(qū)分

不可觀測(cè)點(diǎn)是由內(nèi)部相連接的分支構(gòu)成，分支上的能流可通過(guò)測(cè)量矢量K獲得，可觀測(cè)點(diǎn)可通過(guò)不可觀測(cè)分支連接其他可觀測(cè)點(diǎn)，不可觀測(cè)分支的能流則是不能被預(yù)測(cè)的［9，10］。因此，不可觀系統(tǒng)是由一些可觀測(cè)點(diǎn)及連接可觀測(cè)點(diǎn)間的不可觀分支線路構(gòu)成?？捎^測(cè)點(diǎn)與不可觀測(cè)分支也同樣可以由任意矢量標(biāo)記［11］。

2 改進(jìn)方案分析

圖18 總線系統(tǒng)測(cè)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(yīng)時(shí)間曲線。值得一提的是，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線的生成結(jié)果可以看出，8條線路的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間與精確度較之傳統(tǒng)的最優(yōu)觀測(cè)方法都有很大程度的提高，說(shuō)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(yīng)時(shí)間曲線

3 結(jié)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(xué)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(guò)與傳統(tǒng)觀測(cè)方法在處理器響應(yīng)時(shí)間上的比對(duì)，說(shuō)明了該建模方案的計(jì)算數(shù)值精確可靠、高效快捷。

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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(yàn)領(lǐng)域研究。