劉 平, 歐陽(yáng)森, 蔡?hào)|陽(yáng)
(華南理工大學(xué)電力學(xué)院, 廣東 廣州 510640)
考慮變壓器接線方式的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置優(yōu)化配置方法
劉 平, 歐陽(yáng)森, 蔡?hào)|陽(yáng)
(華南理工大學(xué)電力學(xué)院, 廣東 廣州 510640)
當(dāng)前電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置配置過程尚未考慮變壓器接線方式對(duì)電壓暫降傳播特性影響,針對(duì)這一缺陷,本文首次提出一種考慮變壓器接線方式的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的優(yōu)化配置方法。首先深入分析系統(tǒng)中變壓器不同接線方式對(duì)電壓暫降傳播特性的影響,建立與特定接線方式相對(duì)應(yīng)的電壓暫降幅值矩陣。然后,構(gòu)建了各種類型短路故障下的電壓暫降可觀測(cè)矩陣,形成保證全網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓暫降可觀的約束條件,以監(jiān)測(cè)裝置數(shù)量最小為目標(biāo)函數(shù),建立了基于遺傳算法的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置優(yōu)化配置方法。最后,對(duì)IEEE-39節(jié)點(diǎn)進(jìn)行仿真計(jì)算,驗(yàn)證了本文方法的有效性。
變壓器接線方式; 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置; 可觀測(cè)矩陣; 配置方案; 遺傳算法
與諧波、三相不平衡等穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問題相比,近年來電壓暫降事件發(fā)生頻度更多、危害更大,已成為影響設(shè)備正常穩(wěn)定運(yùn)行的最嚴(yán)重的電能質(zhì)量問題。另一方面,各種敏感設(shè)備目前在電力系統(tǒng)中大量廣泛應(yīng)用,系統(tǒng)中很多節(jié)點(diǎn)開始作為電壓暫降敏感節(jié)點(diǎn)而存在[1-3]??紤]到電力系統(tǒng)規(guī)模龐大,在每個(gè)節(jié)點(diǎn)均配置電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置耗費(fèi)巨大成本,同時(shí)產(chǎn)生大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)增加了信息傳輸與處理的難度[4-6]。因此,優(yōu)化配置電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置,通過在系統(tǒng)中若干節(jié)點(diǎn)配置監(jiān)測(cè)裝置,實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)所有節(jié)點(diǎn)電壓暫降的監(jiān)測(cè),具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此開展了大量研究,并有不少卓有成效的成果,包括規(guī)劃法[7]、相關(guān)法[8]、演化算法[9]、故障識(shí)別法[10]和整數(shù)線性規(guī)劃法[11-15]等,但這些方法都還存在一些缺陷,例如文獻(xiàn)[7,8]所提方法適用于穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量,而無法對(duì)電壓暫降問題進(jìn)行監(jiān)測(cè);文獻(xiàn)[9]提出方法得到的優(yōu)化結(jié)果并不能保證對(duì)所有故障引起的電壓暫降事件的監(jiān)測(cè)。目前所研究的各類方法得到的最終優(yōu)化配置方案嚴(yán)重依賴于電壓暫降可觀測(cè)矩陣[11-15](又稱凹陷域矩陣),但這些方法在計(jì)算電壓暫降可觀測(cè)矩陣的過程中都沒有研究變壓器接線方式對(duì)電壓暫降傳播特性的影響,甚至都沒有明確提及與最終優(yōu)化配置方案相對(duì)應(yīng)的變壓器接線方式,而實(shí)際系統(tǒng)中變壓器接線方式的不同會(huì)導(dǎo)致電壓暫降可觀測(cè)域差異明顯[16-19],因此必然會(huì)影響這些方法的優(yōu)化配置結(jié)果的準(zhǔn)確性。
基于此,本文首次提出了考慮變壓器接線方式的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的優(yōu)化配置方法。首先通過深入分析變壓器接線方式對(duì)電壓暫降傳播特性的影響,說明電壓暫降幅值矩陣與變壓器接線方式密切相關(guān);然后構(gòu)建基于某種特定接線方式的電壓暫降幅值矩陣,并計(jì)算出相應(yīng)的各種故障情況下的可觀測(cè)矩陣,形成全網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓暫降可觀的約束條件,以監(jiān)測(cè)裝置數(shù)量最小為目標(biāo)函數(shù),建立基于遺傳算法的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置優(yōu)化配置方法。最后,對(duì)IEEE-39節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了仿真計(jì)算,驗(yàn)證了本文方法的有效性。
2.1 定義傳播矩陣
對(duì)于系統(tǒng)中某一變壓器而言,定義其一次側(cè)及二次側(cè)相電壓之間的傳播關(guān)系為:
Vabc=TVABC
(1)
式中,VABC=[VAVBVC]T為變壓器一次側(cè)三相電壓的標(biāo)幺值;Vabc=[VaVbVc]T為變壓器二次側(cè)三相電壓的標(biāo)幺值;T為相電壓通過變壓器的傳播矩陣。
用VABC(+-0)、Vabc(+-0)表示變壓器一、二次相電壓的正、負(fù)、零序分量,由對(duì)稱分量法可知,相電壓與其序分量之間的關(guān)系為:
VABC=SVABC(+-0)
(2)
Vabc=SVabc(+-0)
(3)
式中,變換矩陣S為:
(4)
其中,運(yùn)算子a=ej120°,a2=ej240°。
變壓器一次側(cè)與二次側(cè)相電壓序分量之間的關(guān)系為:
Vabc(+-0)=HVABC(+-0)
(5)
式中,H為變壓器三序電壓傳播矩陣。
由式(1)~式(5)可推算變壓器兩側(cè)相電壓的關(guān)系為:
Vabc=SHS-1VABC
(6)
即T與H的關(guān)系為:
T=SHS-1
(7)
2.2 變壓器接線方式分類
電壓暫降在滲透?jìng)鞑ソ?jīng)過變壓器后,其特性(主要是幅值、相角)可能會(huì)發(fā)生突變,且變化情況與變壓器接線方式密切相關(guān)[16]。電力系統(tǒng)中由不對(duì)稱短路故障引發(fā)電壓暫降時(shí),電壓暫降特性中包含零序分量,而Y0/Y-12、Y/Y-12、Y/Δ-11和Y0/Δ-11等接線方式的變壓器不允許零序分量電流通過,無法傳遞零序電壓,從而導(dǎo)致電壓暫降特性發(fā)生突變。因此,本文根據(jù)變壓器能否傳遞零序分量,將變壓器按接線方式分為兩種類型,即I型和II型,并推導(dǎo)每種類型變壓器的相電壓傳播矩陣T。
(1)I型變壓器
變壓器接線方式為兩側(cè)中性點(diǎn)接地,常見聯(lián)結(jié)方式為Y0/Y0-12,允許零序分量通過,即三序電壓傳播矩陣為單位矩陣E,代入式(7)可得相應(yīng)的相電壓傳播矩陣T1為:
T1=E
(8)
(2)II型變壓器
變壓器接線方式為至少一側(cè)中性點(diǎn)不接地,此時(shí)不允許零序分量通過,相應(yīng)的三序電壓傳播矩陣為非單位陣。文獻(xiàn)[17]根據(jù)具體的聯(lián)結(jié)方式又將II型變壓器分為兩種類型,即IIA和IIB型,前者常見的聯(lián)結(jié)方式為Y0/Y-12、Y/Y0-12、Y/Y-12,后者為Y/Δ-11、Y0/Δ-11。對(duì)應(yīng)的三序電壓傳播矩陣H2和H3分別為:
(9)
代入式(7),可得相應(yīng)的T2和T3為:
(10)
可見,變壓器接線方式對(duì)電壓暫降傳播特性有著重要影響,同一電壓暫降信號(hào)傳播經(jīng)過不同接線方式的變壓器后,其特性會(huì)有不同程度變化。對(duì)于I型變壓器,其相電壓傳播矩陣T1為單位陣,說明電壓暫降通過該類型變壓器后特性保持不變;對(duì)于II型變壓器,其相電壓傳播矩陣T2、T3為非單位陣,說明電壓暫降通過該類型變壓器后特性會(huì)發(fā)生突變。因此,在計(jì)算電壓暫降幅值矩陣過程中,必須要重點(diǎn)考慮系統(tǒng)中變壓器接線方式。
在參考借鑒現(xiàn)有文獻(xiàn)[12,20]基礎(chǔ)上,本文給出電壓暫降幅值矩陣計(jì)算步驟:
(1)明確系統(tǒng)中各臺(tái)變壓器接線方式;
(2)結(jié)合故障點(diǎn)、故障類型和變壓器接線方式,做出其三序(正、負(fù)、零序)等值電路,并結(jié)合其他元件三序模型,構(gòu)建三序網(wǎng)絡(luò)模型,分別形成三序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Y+、Y-、Y0;
(3)對(duì)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣求逆,可得到對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣Z+、Z-、Z0;
(4)根據(jù)節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣中元素,利用文獻(xiàn)[20]推導(dǎo)的各種短路故障下電壓幅值解析式,可得與系統(tǒng)變壓器接線方式及故障類型相對(duì)應(yīng)的單相短路接地故障、兩相短路故障、兩相短路接地故障、三相短路故障電壓暫降幅值矩陣V1p、V2p、V2pg、V3p。
需要說明的是,變壓器接線方式的改變會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)零序網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化。對(duì)兩相短路故障而言,運(yùn)用對(duì)稱分量法求取三序網(wǎng)的復(fù)合序網(wǎng)中只包含正序網(wǎng)絡(luò)和負(fù)序網(wǎng)絡(luò),而三相短路故障只存在正序網(wǎng)絡(luò),因此變壓器接線方式改變對(duì)這兩種故障類型并沒有多大影響,即當(dāng)變壓器接線方式變化時(shí),僅需要對(duì)上述計(jì)算步驟中的V1p、V2pg進(jìn)行修正即可。
4.1 定義狀態(tài)向量
對(duì)于n節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng),每個(gè)節(jié)點(diǎn)是否安裝電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置,可用一個(gè)n維行向量X來表示:
X=[x1x2…xn-1xn]
(11)
X為二進(jìn)制向量,它的元素只能是1或0,當(dāng)節(jié)點(diǎn)i處安裝電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置時(shí)xi為1(i=1,2,…,n),反之為0。
4.2 構(gòu)建可觀測(cè)矩陣
可觀測(cè)域是指系統(tǒng)發(fā)生短路故障引起某一監(jiān)測(cè)點(diǎn)m出現(xiàn)電壓暫降時(shí),該監(jiān)測(cè)點(diǎn)所能觀測(cè)到的故障點(diǎn)區(qū)域。換句話說,監(jiān)測(cè)點(diǎn)m的可觀測(cè)域內(nèi)任一節(jié)點(diǎn)的短路故障都會(huì)引起m發(fā)生電壓暫降[11-15]。若故障點(diǎn)遍及全網(wǎng),可觀測(cè)域可用一個(gè)n×f階0-1矩陣M進(jìn)行描述,稱為可觀測(cè)矩陣:
(12)
式中,Vt為電壓暫降閾值電壓;Vij為故障點(diǎn)j發(fā)生故障時(shí)節(jié)點(diǎn)i的電壓;n為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)目;f為故障點(diǎn)數(shù)目。發(fā)生不同類型故障時(shí),可根據(jù)V1p、V2p、V2pg、V3p中元素,構(gòu)建與系統(tǒng)中變壓器接線方式相對(duì)應(yīng)的不同故障類型下的可觀測(cè)矩陣M1p、M2p、M2pg、M3p。
4.3 建立優(yōu)化模型
電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置優(yōu)化配置的目標(biāo)是監(jiān)測(cè)裝置數(shù)量最小,故目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:
(13)
若系統(tǒng)中存在重要負(fù)荷點(diǎn)或者樞紐點(diǎn),必須安裝電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置,預(yù)先設(shè)定向量X中對(duì)應(yīng)元素為1。
為保證系統(tǒng)電壓暫降的可觀性,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生任意一種類型故障時(shí),要求至少有一臺(tái)監(jiān)測(cè)裝置可以捕獲此次暫降事件。換句話說,向量X乘以可觀測(cè)矩陣M1p、M2p、M2pg、M3p的每一列得到的值必須大于或者至少等于1,可得與系統(tǒng)中變壓器接線方式相對(duì)應(yīng)的束條件:
(14)
采用目前常用于求解整數(shù)線性規(guī)劃問題的遺傳算法,對(duì)式(13)和式(14)所構(gòu)成的優(yōu)化模型進(jìn)行求解。需要注意的是,該模型可能存在多組解,需要進(jìn)一步優(yōu)化確定最終配置方案。而實(shí)際情況中,一般電壓等級(jí)高、容量大的節(jié)點(diǎn)處的地位更重要,常優(yōu)先作為監(jiān)測(cè)對(duì)象,將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓等級(jí)和額定容量的倒數(shù)求和作為權(quán)重值[14],即:
(15)
式中,c為權(quán)重值;h為多組優(yōu)化解的配置節(jié)點(diǎn);Vi為節(jié)點(diǎn)i電壓;Si為節(jié)點(diǎn)i容量。比較多組配置方案的權(quán)重值,其中c最小的配置方案即確定為最終配置方案。
本文以IEEE39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)(如圖1所示)為例,根據(jù)優(yōu)化模型,通過MATLAB編程進(jìn)行仿真計(jì)算,分析變壓器接線方式對(duì)電壓暫降可觀測(cè)域及電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置配置方案的影響。
圖1 IEEE39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)Fig.1 IEEE 39-bus system
5.1 變壓器接線方式對(duì)電壓暫降可觀測(cè)域的影響
隨機(jī)選取IEEE39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)9作為監(jiān)測(cè)點(diǎn),監(jiān)測(cè)1~29號(hào)節(jié)點(diǎn)的電壓暫降情況,取電壓暫降閾值電壓Vt=0.9pu,通過改變變壓器的接線方式進(jìn)行多次仿真。由于系統(tǒng)中12個(gè)變壓器接線方式有多種組合,鑒于篇幅所限,本文選擇以下5類典型接線方式進(jìn)行仿真分析:
(1)系統(tǒng)中所有變壓器接線方式均為I型,即中性點(diǎn)接地,聯(lián)結(jié)方式均為Y0/Y0-12;
(2)系統(tǒng)中所有變壓器接線方式均為IIA型,即中性點(diǎn)不接地,且聯(lián)結(jié)方式均為Y/Y-12;
(3)系統(tǒng)中所有變壓器接線方式均為IIB型,即中性不接地,且聯(lián)結(jié)方式均為Y/Δ-11;
(4)系統(tǒng)中有6臺(tái)變壓器接線方式為I型,其余的為IIA型;
(5)系統(tǒng)中有6臺(tái)變壓器接線方式為I型,其余的為IIB型。
以單相短路接地故障為例進(jìn)行分析。表1給出了在不同變壓器接線方式下,節(jié)點(diǎn)9的電壓暫降可觀測(cè)域的仿真結(jié)果,即節(jié)點(diǎn)1~29發(fā)生單相短路接地故障時(shí),節(jié)點(diǎn)9的電壓暫降可觀測(cè)域內(nèi)包含的節(jié)點(diǎn)。
表1 不同接線方式下發(fā)生單相短路接地故障時(shí)節(jié)點(diǎn)9的電壓暫降可觀測(cè)域內(nèi)包含的節(jié)點(diǎn)
Tab.1 Nodes in bus-9 observable area under different connection modes of transformers with single-phase grounding fault
接線方式節(jié)點(diǎn)9的電壓暫降可觀測(cè)域內(nèi)包含的節(jié)點(diǎn)均為I型1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,30,31,32,39均為IIA型1,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,31,32,39均為IIB型1,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,31,39I、IIA混合型1,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,31,32,39I、IIB混合型1,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,31,39
分析表1中數(shù)據(jù)可知:①變壓器接線方式均為I、IIA、IIB型時(shí),節(jié)點(diǎn)9處可觀測(cè)到的節(jié)點(diǎn)數(shù)目分別是18、21、19;②不論變壓器為何種接線方式,節(jié)點(diǎn)9始終能觀測(cè)到的節(jié)點(diǎn)分別是1、4、5、6、7、9、10、12、13、14、31、39等12個(gè);③發(fā)生單相短路接地時(shí),電壓暫降可觀測(cè)域隨著系統(tǒng)中變壓器接線方式變化而變化,這是由于此時(shí)運(yùn)用對(duì)稱分量法求復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)模型時(shí)含有零序網(wǎng)絡(luò),而變壓器接線方式不同,零序網(wǎng)絡(luò)模型也不同[21],因此電壓暫降可觀測(cè)域不同。
此外,由表1還可看出,發(fā)生單相短路故障時(shí),與變壓器接線方式均為I型(即中性點(diǎn)接地)相比,變壓器接線方式均為IIA型或IIB型(即中性點(diǎn)不接地)時(shí)節(jié)點(diǎn)9的電壓暫降可觀測(cè)域包含的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)更多。說明與中性點(diǎn)接地的接線方式相比,中性點(diǎn)不接地時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓暫降可觀測(cè)域較大。
然而,現(xiàn)有文獻(xiàn)在計(jì)算電壓暫降可觀測(cè)域過程中,并沒有明確變壓器接線方式,而實(shí)際上同一系統(tǒng)中變壓器接線方式的不同會(huì)導(dǎo)致可觀測(cè)域差異明顯,并影響到最終配置方案。
5.2 優(yōu)化配置方法
利用本文所述優(yōu)化配置方法,選取電壓暫降閾值電壓Vt為0.9pu,在不同接線方式下采用MATLAB編程仿真計(jì)算,可得到監(jiān)測(cè)裝置的最終配置方案(即監(jiān)測(cè)裝置數(shù)量和安裝位置)。文獻(xiàn)[12]利用傳統(tǒng)配置方法,未考慮變壓器接線方式對(duì)監(jiān)測(cè)裝置配置的影響,同樣選取Vt為0.9pu對(duì)IEEE39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行研究分析。基于以上兩種方法的監(jiān)測(cè)裝置配置方案對(duì)比如表2所示。
表2 不同配置方法下監(jiān)測(cè)裝置配置方案對(duì)比Tab.2 Comparison between optimal number and location of monitoring buses under different methods
由表2可知,利用傳統(tǒng)方法進(jìn)行優(yōu)化配置時(shí),由于未考慮變壓器接線方式的影響,因此僅能得到固定的監(jiān)測(cè)裝置配置方案,無法進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化,結(jié)果未必可靠。采用本文方法進(jìn)行優(yōu)化配置時(shí),深入研究了變壓器接線方式,充分考慮運(yùn)用對(duì)稱分量法分析短路故障時(shí)零序網(wǎng)絡(luò)的影響,發(fā)現(xiàn)變壓器接線方式確實(shí)會(huì)對(duì)最終配制方案造成影響。進(jìn)一步分析配置結(jié)果,可得到以下結(jié)論:①變壓器接線方式不同,監(jiān)測(cè)裝置的最終配置方案不同,說明了配置方案與系統(tǒng)中變壓器的接線方式密切相關(guān);②中性點(diǎn)不接地(即變壓器接線方式均為IIA型或IIB型)時(shí),監(jiān)測(cè)裝置數(shù)量為2,中性點(diǎn)接地(即變壓器接線方式均為I型)時(shí),監(jiān)測(cè)裝置數(shù)量為3,這是由于與中性點(diǎn)不接地的接線方式相比,中性點(diǎn)接地時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓暫降可觀測(cè)域較小,因此所需監(jiān)測(cè)裝置數(shù)量較多。
此外,還可以看到,對(duì)于變壓器均為I型接線方式的系統(tǒng)而言,改變部分變壓器接線方式,即接線方式變?yōu)镮、IIA混合型或者I、IIB混合型,可進(jìn)一步減少監(jiān)測(cè)裝置數(shù)量。說明在滿足變壓器安全性、穩(wěn)定性等方面的前提下,適當(dāng)改變系統(tǒng)中部分變壓器接線方式,使更多的變壓器處于中性點(diǎn)不接地的接線方式,可實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)裝置配置方案的進(jìn)一步優(yōu)化,有效降低投資成本。
(1)系統(tǒng)中變壓器接線方式對(duì)電壓暫降可觀測(cè)域有重要影響。發(fā)生單相短路接地故障或兩相短路接地故障時(shí),與中性點(diǎn)接地(I型)接線方式相比,中性點(diǎn)不接地(IIA型、IIB型)時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓暫降可觀測(cè)域較大。
(2)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的配置方案與系統(tǒng)中變壓器接線方式密切相關(guān)。與中性點(diǎn)不接地的接線方式相比,中性點(diǎn)接地時(shí)所需的監(jiān)測(cè)裝置數(shù)量較多。
(3)在滿足系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性等方面前的提下,適當(dāng)改變系統(tǒng)中部分變壓器接線方式,使更多的變壓器處于中性點(diǎn)不接地的接線方式,可實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)裝置配置方案的進(jìn)一步優(yōu)化。
本文著重討論了變壓器的接線方式對(duì)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的配置的重要影響,此外電網(wǎng)接線方式、故障電阻大小等因素也會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)裝置的配置產(chǎn)生影響,這也是未來需要進(jìn)一步深入研究的課題。
[1] 楊家豪,歐陽(yáng)森,石怡理,等(Yang Jiahao,Ouyang Sen,Shi Yili,et al.).一種組合隸屬度函數(shù)及其在模糊評(píng)價(jià)中的應(yīng)用(Combined membership function and its application on fuzzy evaluation of power quality)[J].電工電能新技術(shù)(Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy),2014,33(2):63-68.
[2] 謝康,楊洪耕,黃靜,等(Xie Kang,Yang Honggeng,Huang Jing,et al.).基于本體的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)信息智能檢索模型(Ontology-based intelligent retrieval model for power quality monitoring information)[J].電工電能新技術(shù)(Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy),2013,32(1):108-112.
[3] Milanovic J V,Gupta C P.Probabilistic assessment of financial losses due to interruptions and voltage sags - Part I : The methodology [J].IEEE Transactions on Power Delivery,2006,21(2):918-924.
[4] 滕志軍,王中寶,索大翔,等(Teng Zhijun,Wang Zhongbao,Suo Daxiang,et al.).變電站電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(On-line monitoring system for substation power quality)[J].電工電能新技術(shù)(Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy),2013,32(2):97-102.
[5] 陳武,劉慧敏,陳賓(Chen Wu,Liu Huimin,Chen Bin).智能電網(wǎng)背景下電壓暫降監(jiān)測(cè)裝置的最優(yōu)布點(diǎn)方法(Optimal distribution method of voltage sag monitoring device in smart grid)[J].電力建設(shè)(Electric Power Construction),2011,32(6):18-22.
[6] 王玲,康健,鄒宏亮,等(Wang Ling,Kang Jian,Zou Hongliang, et al.).實(shí)時(shí)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用(Construction and application of real-time power quality monitoring system)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制(Power System Protection and Control),2011,39(2):108-110.
[7] Eldery M A.A novel power quality monitoring allocation algorithm[J].IEEE Transactions on Power Delivery,2004,21(2):768-777.
[8] Eldery M A,El-Saadany F,Salama M M A.Optimum number and location of power quality monitors[A].11th International Conference on Harmonics and Quality of Power [C]. Lake Placid, NY,USA,2004.
[9] Nelson Kagan N M,Matsua E L,F(xiàn)errari J C.Allocation of power quality meters for voltage sag estimation using evolutionary algorithms[A].19th International Conference on Electricity Distribution [C]. 2007. 21-24.
[10] 譚丹,楊洪耕(Tan Dan,Yang Honggeng).基于故障識(shí)別法的電壓暫降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化配置(An optimum allocation of voltage sag monitor based on fault recognition method)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制(Power System Protection and Control),2013,41(20):7-10.
[11] 呂偉,田立軍(Lv Wei,Tian Lijun).基于凹陷域分析的電壓暫降監(jiān)測(cè)點(diǎn)優(yōu)化配置(Optimal allocation of voltage sag monitoring based on exposed area analysis)[J].電力自動(dòng)化設(shè)備(Electric Power Automation Equipment),2012,32(6):45-50.
[12] 周超,田立軍(Zhou Chao,Tian Lijun).基于粒子群優(yōu)化算法的電壓暫降監(jiān)測(cè)點(diǎn)優(yōu)化配置(An optimum allocation method of voltage sag monitoring nodes based on particle swarm optimization algorithm)[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)(Transaction of China Electrotechnical Society),2014,29(4):181-186.
[13] 代曉倩,楊洪耕,蔡維(Dai Xiaoqian,Yang Honggeng,Cai Wei).一種考慮電壓暫降分布域的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀的優(yōu)化配置方法(One optimum allocation of power quality monitors by considering exposed area)[J].電力科學(xué)與工程(Electric Power Science and Engineering),2011,27(2):6-12.
[14] 衛(wèi)志農(nóng),吳霜,孫國(guó)強(qiáng),等(Wei Zhinong,Wu Shuang,Sun Guoqiang,et al.).多目標(biāo)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)器的優(yōu)化配置(Optimal placement of power quality monitors based on multi-objective evolutionary algorithm)[J].電網(wǎng)技術(shù)(Power System Technology),2012,36(1):176-181.
[15] 劉景遠(yuǎn),劉衛(wèi)明,李袖,等(Liu Jingyuan,Liu Weiming,Li Xiu,et al.).一種電壓暫降監(jiān)測(cè)裝置優(yōu)化配置的方法(A method of optimal configuration for voltage sag monitoring devices)[J].電測(cè)與儀表(Electrical measurement and instrumentation),2014,5(11):120-125.
[16] 陳偉,趙錦蘋(Chen Wei,Zhao Jinping).復(fù)雜電網(wǎng)中電壓跌落凹陷域的仿真分析(Simulation analysis on vulnerability area of voltage dip in complex power grid)[J].電網(wǎng)技術(shù)(Power System Technology),2014,38(5):1322-1328.
[17] 肖湘寧,陶順(Xiao Xiangning,Tao Shun).中性點(diǎn)不同接地方式下的電壓暫降類型及其在變壓器間的傳遞(一)(Voltage sags types under different grounding modes of neutral and their propagation: Part I)[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)(Transactions of China Electrotechnical Society),2007,22(9):143-148.
[18] 肖湘寧,陶順(Xiao Xiangning,Tao Shun).中性點(diǎn)不同接地方式下的電壓暫降類型及其在變壓器間的傳遞(二)(Voltage sags types under different grounding modes of neutral and their propagation: Part II)[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)(Transactions of China Electrotechnical Society),2007,22(10):156-159.
[19] 陳瑞(Chen Rui).電壓暫降在配電網(wǎng)中的傳播規(guī)律及其仿真評(píng)估研究(Research on propagation regularity and simulation assessment of voltage sags in distribution)[D].北京:華北電力大學(xué)(Beijing:North China Electric Power University),2006.
[20] 常學(xué)飛,田立軍,秦英林(Chang Xuefei,Tian Lijun,Qin Yinglin).一種精確確定電壓暫降凹陷域的算法(Method to accurately determine vulnerable areas of voltage sag)[J].電力自動(dòng)化設(shè)備(Electric Power Automation Equipment),2011,31(4):64-68.
[21] 何仰贊,溫增銀(He Yangzan,Wen Zengyin).電力系統(tǒng)分析(Power system analysis)[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社(Wuhan:Huazhong University of Science and Technology Press),2002.
Optimum allocation method of power quality monitors by considering connection modes of transformers
LIU Ping, OUYANG Sen, CAI Dong-yang
(College of Electric Power, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)
The paper puts forward an optimum allocation method of power quality monitors by considering the connection modes of transformers to make up for deficiencies of the current method. Firstly, the paper deeply studied the effect of different connection modes of transformers on the propagation characteristics of voltage sags, and established the voltage sag amplitude matrix corresponding to the connection modes of transformers. Secondly, the voltage sag observable matrix was constructed at different types of faults, forming the constraint to ensure the voltage sags can be observed in the grid. Then, the optimum allocation method of power quality monitors based on genetic algorithm was put forward, which takes the least monitoring buses as its objective. At last, the effectiveness of proposed method was verified by the case study based on IEEE-39 standard test system.
connection mode of transformer; power quality monitor; observable matrix; configuration scheme; genetic algorithm
2015-08-25
國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51377060)
劉 平 (1991-), 男, 河南籍, 碩士研究生, 主要研究方向?yàn)殡娔苜|(zhì)量分析與控制; 歐陽(yáng)森 (1974-), 男, 廣西籍, 副研究員, 博士, 主要研究方向?yàn)殡娔苜|(zhì)量、 節(jié)能技術(shù)及智能電器。
TM711
A
1003-3076(2016)05-0042-06