計(jì)及分布式電源的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)優(yōu)化配置

浙江工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院的研究人員翁國(guó)慶、黃飛騰、南余榮、朱雙雙、楊曉東，在2017年第13期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文，為實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量(PQ)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)和擾動(dòng)事件智能診斷，并考慮系統(tǒng)成本優(yōu)化和分布式電源影響，分析了現(xiàn)有監(jiān)測(cè)點(diǎn)配置方法存在的三個(gè)缺陷，提出需要同時(shí)考慮節(jié)點(diǎn)電壓凹陷域和電流信息全網(wǎng)可觀測(cè)的優(yōu)化思路。改進(jìn)了二進(jìn)制粒子群優(yōu)化算法(BPSO)的模型和步驟，并構(gòu)建評(píng)價(jià)函數(shù)，提出一種基于改進(jìn)粒子群優(yōu)化的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)配置的算法。

通過(guò)改進(jìn)的BPSO迭代，智能地布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)性能和經(jīng)濟(jì)成本的最優(yōu)化。最后，在四種不同結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行仿真應(yīng)用。結(jié)果表明，該算法能有效地實(shí)現(xiàn)PQ監(jiān)測(cè)點(diǎn)優(yōu)化配置，以較低的成本實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)的全面監(jiān)測(cè)并滿足擾動(dòng)事件智能診斷和精確定位的需求，且算法具有較好的收斂性和適用性。

隨著電力市場(chǎng)化不斷推進(jìn)及敏感負(fù)荷快速增加，電力故障和電能質(zhì)量(PowerQuality,PQ)問(wèn)題造成的經(jīng)濟(jì)損失不斷增加。此外，隨著新能源的開發(fā)與利用，越來(lái)越多的分布式電源(DistributedGenerator,DG)接入配電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓、功率潮流和電能質(zhì)量等產(chǎn)生重大影響。電力供應(yīng)的可靠性已成為當(dāng)前智能電網(wǎng)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[1]。對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)有助于快速排除電力故障和解決PQ問(wèn)題，降低經(jīng)濟(jì)損失及明確事件責(zé)任，對(duì)供電可靠性具有重要意義[2,3]。

現(xiàn)有的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀(PowerQualityMonitor,PQM)成本較高，從經(jīng)濟(jì)上考慮，系統(tǒng)無(wú)法在所有節(jié)點(diǎn)均安裝PQM。但是，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于PQM配置問(wèn)題的研究仍存在一定的缺陷和較大的局限性。文獻(xiàn)[4,5]分別提出了建立在基爾霍夫電流準(zhǔn)則(KirchhoffCurrentLaw,KCL)上的PQM優(yōu)化配置方法，但未考慮電壓凹陷域問(wèn)題。

文獻(xiàn)[6]在前者的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種網(wǎng)絡(luò)化PQ監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)。文獻(xiàn)[7-9]分別提出的基于狀態(tài)估計(jì)、粒子群算法以及改進(jìn)模糊閾值的PQM優(yōu)化配置方法，均忽略了電流信息的完備性。因此，現(xiàn)有方法無(wú)法滿足對(duì)PQ擾動(dòng)事件的智能診斷和精確定位需求。

本文提出一種PQM配置優(yōu)化思路：在節(jié)點(diǎn)電壓凹陷域的全網(wǎng)可觀測(cè)基礎(chǔ)上，同時(shí)兼顧電流信息的完備性，再依據(jù)線路的配電權(quán)重進(jìn)行優(yōu)化。改進(jìn)了二進(jìn)制粒子群優(yōu)化算法(BinaryParticleSwarmOptimization,BPSO)模型，構(gòu)建了一種評(píng)價(jià)函數(shù)，并在算法流程中加入反饋校正環(huán)節(jié)，以提高算法效率。

然后，采用改進(jìn)的BPSO算法求取監(jiān)測(cè)點(diǎn)配置最優(yōu)方案，其目標(biāo)函數(shù)是在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能和經(jīng)濟(jì)優(yōu)化的同時(shí)，能滿足PQ事件智能診斷和精確定位的要求。最后，利用Mtalab/Simulink軟件搭建了四種典型的、不同結(jié)構(gòu)的含DG單元配電網(wǎng)模型，并進(jìn)行了算法編程和仿真計(jì)算。

圖3改進(jìn)BPSO算法流程

結(jié)論

考慮到可靠供電對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性，以及配電網(wǎng)智能化和新能源技術(shù)發(fā)展過(guò)程中面臨的挑戰(zhàn)，對(duì)智能配電網(wǎng)進(jìn)行PQ全面監(jiān)測(cè)具有必要性。針對(duì)現(xiàn)有PQ監(jiān)測(cè)點(diǎn)優(yōu)化布置算法的缺陷，提出了一種PQM優(yōu)化布置思路。不僅改進(jìn)了BPSO模型，構(gòu)建了一種新的評(píng)價(jià)函數(shù)，并提出一種基于改進(jìn)BPSO的PQM優(yōu)化配置算法。

在四種不同結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行仿真，結(jié)果表明該算法收斂速度較快并具有較好的通用性，能自動(dòng)、有效地實(shí)現(xiàn)PQ監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)優(yōu)化配置，且能適用于DG并網(wǎng)的情況。本文算法以較低的成本實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)的PQ全面監(jiān)測(cè)，并滿足PQ擾動(dòng)事件的智能診斷和精確定位需求，克服了現(xiàn)有算法的局限性。