【摘要】：隨著高滲透率分布式電源(Distributed Generations,DG)與可控負(fù)荷(Controllable Loads,CL)等可控資源的接入,配電網(wǎng)逐步由被動形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃优潆娋W(wǎng)(Active Distribution Networks,ADN)。相對于傳統(tǒng)配電網(wǎng),ADN的主要特征體現(xiàn)在可控資源從被動消納轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃右龑?dǎo)、控制與利用,從而實現(xiàn)了配電網(wǎng)運行的主動調(diào)節(jié)與控制,提高了配電網(wǎng)的供電可靠性和電能質(zhì)量。為實現(xiàn)對配電網(wǎng)運行的主動調(diào)控,需對配電網(wǎng)的實時運行狀態(tài)有精確高效的感知能力,配電網(wǎng)狀態(tài)估計(Distribution System State Estimation,DSSE)是感知配電系統(tǒng)運行狀態(tài)的有效途徑。由于ADN有著系統(tǒng)規(guī)模大、三相不平衡、對數(shù)據(jù)實時性和精確性要求高等特點,傳統(tǒng)集中式狀態(tài)估計(Centralized State Estimation,CSE)在計算精度與計算時間上面臨很大挑戰(zhàn),分布式狀態(tài)估計(Distributed State Estimation,DSE)的發(fā)展成為必然。DSE的核心思想是首先將大規(guī)模電網(wǎng)劃分為若干小規(guī)模子區(qū)域,各子區(qū)域可采用并行或串行的計算架構(gòu)進行當(dāng)?shù)貭顟B(tài)估計,然后根據(jù)不同需求在各子區(qū)域間或上下層間進行信息交互,直至滿足設(shè)定的收斂條件,從而實現(xiàn)ADN的整體狀態(tài)估計。本文主要關(guān)注影響DSE計算性能因素的三個方面,包括ADN的分區(qū)、同步相量量測單元(Phasor Measurement Unit,PMU)量測配置以及分布式通信架構(gòu)中存在的通信失敗問題;針對上述關(guān)注的三個問題展開研究,主要工作如下:(1)依據(jù)子區(qū)域節(jié)點數(shù)目均衡性、量測冗余度均衡性以及分區(qū)后的子區(qū)域可觀性、連通性等分區(qū)原則,基于拓?fù)浞治黾癙MU安裝情況,提出了 ADN分布式狀態(tài)的分區(qū)方法。首先根據(jù)DSE的特點提出適用于分布式并行計算的分區(qū)準(zhǔn)則;利用分支線分層法實現(xiàn)ADN中各節(jié)點的分層與編號;樹的深度優(yōu)先搜索算法用于遍歷所有節(jié)點,在遍歷過程中,依據(jù)提出的分區(qū)準(zhǔn)則、以配置PMU的節(jié)點作為重疊節(jié)點,實現(xiàn)ADN分區(qū);根據(jù)配電網(wǎng)的功率等效關(guān)系及PMU功率量測數(shù)據(jù),在重疊節(jié)點處實現(xiàn)子區(qū)域解耦。(2)綜合考慮經(jīng)濟性、分區(qū)均衡性與DSE計算性能,建立了多目標(biāo)PMU優(yōu)化配置模型,基于多目標(biāo)遺傳-禁忌搜索算法實現(xiàn)該模型求解,得到PMU配置的帕累托解集。PMU的安裝位置對ADN分區(qū)和DSE有重要影響,首先分析PMU配置、ADN分區(qū)及DSE計算性能之間互相影響及耦合關(guān)系;根據(jù)分析提取出配置經(jīng)濟性、分區(qū)均衡性與DSE計算性能作為配置PMU目標(biāo),以此建立了 PMU配置的多目標(biāo)模型,利用多目標(biāo)遺傳-禁忌搜索算法給出了配置結(jié)果。(3)在分析通信失敗對DSE影響的基礎(chǔ)上,提出了結(jié)合一致性算法協(xié)調(diào)的分布式魯棒狀態(tài)估計方法(Distributed State Estimation with Consensus-based Coordination,CC-DSE)。根據(jù)PMU優(yōu)化配置方法以及分區(qū)方法實現(xiàn)ADN的量測配置及分區(qū),作為DSE的基礎(chǔ)。考慮通信失敗對DSE的不良影響,提出了以下改進措施:一方面提出自適應(yīng)權(quán)重的改進WLS算法用于削弱壞數(shù)據(jù)對當(dāng)?shù)貭顟B(tài)估計的負(fù)面影響;另一方面將一致性算法嵌入改進WLS的迭代過程中,用于協(xié)調(diào)交互的數(shù)據(jù),有利于計算效率的提高,并可以有效處理子區(qū)域間通信失敗帶來的問題。CC-DSE在滿足精度要求前提下,有效提高了計算效率,并且針對通信失敗問題具有較好的魯棒性。
【圖文】：

首先根據(jù)分支線分層法按照分支線距離根節(jié)點的遠(yuǎn)近實現(xiàn)配電網(wǎng)的拓?fù)浞皱义蠈樱郏担福荨Ｖ黟伨�為第一層，從主饋線上引出的分支線層次為２，從第二層分支線引逡逑出的分支線的層次為３，以此類推直到所有饋線分層完畢。如圖２－１所示，這是逡逑一個１５節(jié)點的配電網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)分支線分層法可以被劃分為３層。完成分層后，逡逑各個節(jié)點根據(jù)其所在位置給出編號（ａｉ，《２，ａ３，ａ４：），分別代表系統(tǒng)的節(jié)點原始編逡逑號，該節(jié)點所在分支線的層次編號，該節(jié)點所在分支線上的節(jié)點編號，該節(jié)點是逡逑否安裝ＰＭＵ量測編號，0４＝０代表該節(jié)點未安裝ＰＭＵ，ａ４＝ｌ代表該節(jié)點安裝逡逑有ＰＭＵ。如圖２－１所示，節(jié)點編號為（１３，邋２，邋１，０），代表原始系統(tǒng)節(jié)點編號為１３，逡逑處于第２層分支線上的第一個節(jié)點，該節(jié)點上未安裝ＰＭＵ。逡逑廠邐子區(qū)域逡逑魯?shù)冢垮澹叔义线娺姡ǎ保�，２，Ｌ０）邋（１Ｌ２？２，０）邋（１２２３，９）逡逑子區(qū)域邋ｉ邐＾逡逑（ｌ－ｌｌ．Ｕ）邐（２．１．２

搜索并判斷上述已搜索的節(jié)點是否可以組成一個子區(qū)域，即判斷已搜索節(jié)點數(shù)目逡逑是否在給定范圍內(nèi)／＾＾＾＾＾＆＾：若小于＆＾＾繼續(xù)向前搜索－否則上述逡逑節(jié)點形成１如／？個子區(qū)域，�。�？〗表示取整運算。以圖２＿１為例，這是一個ｉｓ節(jié)逡逑點配電網(wǎng)，分別在節(jié)點（１，１，１，１）、（４，邋１，４，１）、（５，１，５，邋１）、（６，１，６，邋１）安裝有四個逡逑ＰＭＵ；假設(shè)該配電網(wǎng)需要被劃分為三個子區(qū)域，則每個子區(qū)域節(jié)點數(shù)目范圍為逡逑５邋Ｓ邐Ｓ邋８；選擇主饋線末端節(jié)點（７，邋１，邋７，邋０）作為初始搜索節(jié)點，搜索路徑為（７，邋１，７，逡逑０）－（６，１，６，１）此時判斷上述己搜索節(jié)點數(shù)目共２個，不滿足節(jié)點數(shù)目約束，繼續(xù)逡逑向前搜索，（１４，２，２，０）－（１５，３，，１，０）邋—（１３，２，１，０）邋—（５，邋１，５，邋１），此時判斷上述己搜逡逑索節(jié)點數(shù)目共６個，在給定范圍內(nèi)，因此上述節(jié)點組成一個子區(qū)域；然后，以節(jié)逡逑點（５，邋１，５，邋１）作為起始點按照相同規(guī)則繼續(xù)搜索并實現(xiàn)分區(qū)。如圖２－１所示，該配逡逑電網(wǎng)以節(jié)點（４
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM727

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