歐陽森,劉天馬,楊墨緣
(華南理工大學(xué) 電力學(xué)院,廣東 廣州 510641)
近年來,電壓暫降對(duì)經(jīng)濟(jì)影響越發(fā)嚴(yán)重,導(dǎo)致供用電雙方對(duì)監(jiān)測(cè)需求日益增加[1-4]。因此,對(duì)電壓暫降監(jiān)測(cè)進(jìn)行優(yōu)化配置以滿足監(jiān)測(cè)需求具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
可觀測(cè)區(qū)域法[5-6]被廣泛地應(yīng)用在此類問題的解決中。文獻(xiàn)[7]考慮了故障定位的要求,增加了可消除偽故障點(diǎn)的第二階段配置;文獻(xiàn)[8]考慮了電壓暫降嚴(yán)重性對(duì)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)優(yōu)先級(jí)的影響,指導(dǎo)了配置方案的形成;文獻(xiàn)[9-10]考慮了變壓器對(duì)電壓暫降的影響,修正了可觀測(cè)矩陣;文獻(xiàn)[11]引入不確定區(qū)域指數(shù),構(gòu)建了多目標(biāo)優(yōu)化配置模型,兼顧了擾動(dòng)源定位。然而,現(xiàn)有研究[5-11]存在以下問題:①未從供用電雙方的綜合經(jīng)濟(jì)損失角度考慮待監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)排序; ②未考慮監(jiān)測(cè)裝置選型問題。而在電力市場(chǎng)逐步開放的今天[12-14],電壓暫降監(jiān)測(cè)需要合理選擇監(jiān)測(cè)裝置型號(hào)和數(shù)量,完成對(duì)重點(diǎn)區(qū)域的就地監(jiān)測(cè)以避免經(jīng)濟(jì)糾紛等問題,同時(shí)兼顧全網(wǎng)暫降信息收集來分析全局狀態(tài)。
綜上所述,本文提出一種考慮綜合經(jīng)濟(jì)損失的電壓暫降監(jiān)測(cè)優(yōu)化配置方法。首先,介紹可觀測(cè)區(qū)域法并分析了現(xiàn)有方法的不足;其次,提出針對(duì)待監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的電壓暫降經(jīng)濟(jì)損失綜合評(píng)價(jià)體系,指標(biāo)體系包含供用電雙方指標(biāo),涉及總量、相對(duì)量及用戶種類等內(nèi)容,評(píng)價(jià)方法選用改進(jìn)熵權(quán)-理想解法,評(píng)價(jià)結(jié)果作為待監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)優(yōu)先級(jí)權(quán)重,指導(dǎo)監(jiān)測(cè)裝置的安裝;再次,通過介紹監(jiān)測(cè)裝置型號(hào)及其應(yīng)用場(chǎng)景,結(jié)合綜合評(píng)價(jià)結(jié)果設(shè)計(jì)一種電壓暫降監(jiān)測(cè)優(yōu)化配置方法,該方法包含一種基于可觀測(cè)矩陣的多目標(biāo)優(yōu)化模型,且根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景配置不同型號(hào)監(jiān)測(cè)裝置;最后,通過MATLAB仿真IEEE 39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng),校驗(yàn)該方法的有效性。
可觀測(cè)區(qū)域法將待監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)離散成一組故障點(diǎn)組成的集合,首先通過短路計(jì)算判斷故障點(diǎn)是否位于監(jiān)測(cè)點(diǎn)的可觀測(cè)區(qū)域內(nèi);然后以監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置最少為目標(biāo),可觀測(cè)區(qū)域疊加覆蓋全網(wǎng)為約束,形成優(yōu)化配置方案。
當(dāng)故障點(diǎn)f處發(fā)生三相短路時(shí),監(jiān)測(cè)點(diǎn)m處的殘壓為
(1)
式中,m點(diǎn)處的殘壓Umf與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)(正序自阻抗Zff(1)、互阻抗Zmf(1))、系統(tǒng)故障前運(yùn)行狀態(tài)(故障前電壓Um[0]、Uf[0])和接地阻抗zf有關(guān)。
已知?dú)垑篣mf和暫降閾值Ut﹝依據(jù)暫降定義不大于0.9(標(biāo)幺值,下同)﹞,計(jì)算表示可觀測(cè)區(qū)域的MRA矩陣,其表達(dá)式如下:
(2)
式中:當(dāng)Mmf=1時(shí),表示故障點(diǎn)f發(fā)生故障時(shí),監(jiān)測(cè)點(diǎn)m處的殘壓小于等于閾值Ut,故障點(diǎn)f位于監(jiān)測(cè)點(diǎn)m的可觀測(cè)區(qū)域內(nèi);反之,Mmf=0。
再考慮故障類型,可以得出結(jié)論:可觀測(cè)區(qū)域的大小和可觀測(cè)矩陣的取值取決于故障點(diǎn)位置和故障類型、系統(tǒng)故障前的運(yùn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)、接地阻抗和暫降閾值Ut。
為簡(jiǎn)化計(jì)算,現(xiàn)有文獻(xiàn)[5-11]一般假設(shè)故障前電壓Um[0]、Uf[0]為1(標(biāo)幺值),接地阻抗為0。故計(jì)算得到的可觀測(cè)矩陣忽略了故障前系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和接地阻抗影響,僅能表示引起電壓暫降的部分故障,而不是全體故障。其優(yōu)化結(jié)果僅能覆蓋部分故障引起的電壓暫降全網(wǎng)監(jiān)測(cè),而不是全體故障的全網(wǎng)監(jiān)測(cè)。
以文獻(xiàn)[6]中的IEEE 39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例,表1中列出了節(jié)點(diǎn)39發(fā)生三相接地短路過程中,接地阻抗對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)殘壓的影響。其中節(jié)點(diǎn)1、9是節(jié)點(diǎn)39的相鄰節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)18是監(jiān)測(cè)裝置配置點(diǎn)。
表1 不同接地阻抗下的節(jié)點(diǎn)殘壓Tab.1 Node residual voltage in different zf situations
由表1可知,接地阻抗為0時(shí),即不考慮接地阻抗,當(dāng)節(jié)點(diǎn)39處發(fā)生三相短路故障時(shí),節(jié)點(diǎn)1、9、18處的殘壓均低于0.9(標(biāo)幺值,下同),則配置監(jiān)測(cè)裝置的節(jié)點(diǎn)18可以監(jiān)測(cè)到暫降的發(fā)生。隨著接地阻抗的增大,各節(jié)點(diǎn)處的殘壓逐步上升。當(dāng)接地阻抗zf=j0.04(標(biāo)幺值),節(jié)點(diǎn)39處發(fā)生電壓暫降且殘壓為0.88時(shí),監(jiān)測(cè)配置點(diǎn)18和相鄰節(jié)點(diǎn)1、9處殘壓均大于0.9,無法監(jiān)測(cè)到暫降發(fā)生,即存在監(jiān)測(cè)盲區(qū)。
現(xiàn)有基于可觀測(cè)區(qū)域法的電壓暫降監(jiān)測(cè)優(yōu)化配置方法并未從供電側(cè)、用電側(cè)的綜合經(jīng)濟(jì)損失的角度考慮待監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)排序的問題,會(huì)導(dǎo)致?lián)p失嚴(yán)重地區(qū)因監(jiān)測(cè)盲區(qū)的存在而產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)糾紛等問題;同時(shí),現(xiàn)有方法也未考慮監(jiān)測(cè)裝置的選型問題。
僅從單一總量來評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)損失會(huì)存在一定的片面性。故本章提出的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系包含了供用電雙方的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo),同時(shí)涉及總量、相對(duì)量和用戶種類等內(nèi)容,可以較全面地評(píng)價(jià)待監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)損失,并指導(dǎo)監(jiān)測(cè)優(yōu)化配置。
現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[15-16]列舉了電壓暫降對(duì)供用電雙方造成的經(jīng)濟(jì)損失種類,據(jù)此可以通過調(diào)查問卷的形式獲得以下指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)。針對(duì)電壓暫降對(duì)供用電雙方的不同影響,給出以下評(píng)價(jià)指標(biāo)(表2)。
表2 電壓暫降經(jīng)濟(jì)損失評(píng)價(jià)指標(biāo)Tab.2 Evaluation indicators for voltage sag losses
2.1.1 供電方指標(biāo)
a)損失總成本(C1),指節(jié)點(diǎn)下供電方在其統(tǒng)計(jì)期內(nèi),因電壓暫降引起的各類損失總和。其計(jì)算公式為
C1=∑Ai.
(3)
式中Ai為節(jié)點(diǎn)下供電方第i類損失總成本,單位元。
b)單位供電量損失成本(C2),指節(jié)點(diǎn)下供電方在其統(tǒng)計(jì)期內(nèi),因電壓暫降引起的各類損失總和與總售電量的比。其計(jì)算公式為
(4)
式中S表示節(jié)點(diǎn)下供電方總售電量,單位kWh。
供電方指標(biāo)是以總量經(jīng)濟(jì)指標(biāo)C1體現(xiàn)不同節(jié)點(diǎn)下電壓暫降對(duì)供電方當(dāng)前的整體影響,以相對(duì)量經(jīng)濟(jì)指標(biāo)C2體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)損失同售電量間的關(guān)系,可為后續(xù)供電量增加帶來的經(jīng)濟(jì)損失提供參考依據(jù)。
2.1.2 用電方指標(biāo)
a)用戶平均損失成本(C3),指節(jié)點(diǎn)下所有用戶在其統(tǒng)計(jì)期,因電壓暫降引起的損失總和平均值。其計(jì)算公式為
(5)
式中:bi為節(jié)點(diǎn)下第i個(gè)用戶的電壓暫降損失總成本,單位元;N為區(qū)域內(nèi)用戶總數(shù)。
b)敏感用戶平均損失成本(C4),指節(jié)點(diǎn)下所有敏感用戶在其統(tǒng)計(jì)期內(nèi),因電壓暫降引起的損失總和平均值。其計(jì)算公式為
(6)
式中:be,i為節(jié)點(diǎn)下第i個(gè)敏感用戶的電壓暫降損失總成本,單位元;Ne為區(qū)域內(nèi)敏感用戶總數(shù)。
對(duì)于用電方指標(biāo),從用戶受影響程度不同的角度,分別設(shè)立了全體用戶指標(biāo)C3和敏感用戶指標(biāo)C4,以便于對(duì)用電方進(jìn)行總體分析和局部關(guān)注。
本節(jié)提出一種改進(jìn)熵權(quán)-理想解法進(jìn)行客觀綜合評(píng)價(jià)。該評(píng)價(jià)方法兼顧了改進(jìn)理想解法[17]和改進(jìn)熵權(quán)法[18]的優(yōu)點(diǎn),定性清晰,表征直觀,可克服傳統(tǒng)熵權(quán)邊界放大問題。其評(píng)價(jià)步驟如下。
2.2.1 歸一化處理
以上指標(biāo)均為成本型指標(biāo),進(jìn)行極小型歸一化處理,統(tǒng)一單位,公式為
(7)
式中:k=1,2,…,f,其中f為評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù);i=1,2,…,m,其中m為評(píng)價(jià)對(duì)象個(gè)數(shù);cik為節(jié)點(diǎn)i的第k個(gè)指標(biāo)實(shí)際值;Mk=max{cik}和mk=min{cik}分別為同一指標(biāo)在所有評(píng)價(jià)對(duì)象中的最大值、最小值;用上標(biāo)*表示指標(biāo)的極小型歸一化值,下同。
2.2.2 加權(quán)規(guī)范
采用改進(jìn)熵權(quán)法對(duì)原始?xì)w一化矩陣進(jìn)行加權(quán)規(guī)范,即對(duì)評(píng)價(jià)空間坐標(biāo)軸進(jìn)行伸縮處理。具體方法如下:
a)計(jì)算各指標(biāo)不同評(píng)價(jià)對(duì)象的比重:
(8)
b)計(jì)算各指標(biāo)的改進(jìn)熵權(quán):
(9)
(10)
(11)
(12)
c)對(duì)原始?xì)w一化數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理(變量符號(hào)用上標(biāo)w表示加權(quán)處理后的值):
(13)
2.2.3 生成相對(duì)貼近距離
改進(jìn)理想解法,選取正負(fù)理想解雙基準(zhǔn),采用相對(duì)貼近距離進(jìn)行最終評(píng)價(jià)。其過程如下:
b)計(jì)算各評(píng)價(jià)對(duì)象在幾何空間中與正負(fù)理想值之間的歐氏距離Di+和Di—:
(14)
(15)
c)生成相對(duì)貼近距離Di為最終總評(píng)價(jià)值:
(16)
本章結(jié)合綜合評(píng)價(jià)結(jié)果,考慮監(jiān)測(cè)裝置選型,提出一種電壓暫降監(jiān)測(cè)優(yōu)化配置方法。
依現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[19-20],推薦的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置按待測(cè)指標(biāo)測(cè)量方法分為A級(jí)(advanced,高級(jí))、S級(jí)(surveys,調(diào)查)。其中A級(jí)裝置適用于解決經(jīng)濟(jì)糾紛等場(chǎng)合;S級(jí)裝置適用于電壓暫降常規(guī)監(jiān)測(cè)及調(diào)查統(tǒng)計(jì)等場(chǎng)合,其測(cè)量精確度和造價(jià)低于A級(jí)裝置。對(duì)綜合經(jīng)濟(jì)損失高的重點(diǎn)待監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)配置A級(jí)監(jiān)測(cè)裝置,用以界定電壓暫降責(zé)任;而對(duì)其他區(qū)域,應(yīng)該配置S級(jí)監(jiān)測(cè)裝置用以對(duì)電壓暫降信息進(jìn)行收集。
基于以上內(nèi)容,首先需要對(duì)優(yōu)先級(jí)靠前的區(qū)域進(jìn)行高精確度監(jiān)測(cè);然后補(bǔ)充配置最少量的S級(jí)裝置對(duì)全網(wǎng)電壓暫降進(jìn)行信息收集,且最終方案在備選方案中可表征優(yōu)先級(jí)的評(píng)價(jià)值Di權(quán)重和最大。
a)收資后使用式(3)—(6)得到初始數(shù)據(jù),使用2.2節(jié)所述的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行電壓暫降經(jīng)濟(jì)損失的綜合評(píng)價(jià),得到各對(duì)象的最終評(píng)價(jià)值Di。本文選取評(píng)價(jià)值位于前10%的若干對(duì)象作為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)配置A級(jí)監(jiān)測(cè)裝置。
b)采用文獻(xiàn)[6]的故障點(diǎn)設(shè)置法,生成三相短路接地故障、單相短路接地故障、兩相短路故障和兩相短路接地故障的殘壓矩陣U3p、U1p、U2p和U2pg。再進(jìn)行閾值判定,形成MRA矩陣M3p、M1p、M2p和M2pg。
c)構(gòu)建優(yōu)化模型,設(shè)決策變量為m階0-1向量X,表示m個(gè)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)是否配置監(jiān)測(cè)裝置。當(dāng)元素xi為1時(shí),表示節(jié)點(diǎn)i處需配置監(jiān)測(cè)裝置;反之,取值為0。
設(shè)目標(biāo)函數(shù)一minf1(xi)以監(jiān)測(cè)裝置配置數(shù)最少為目標(biāo),
(17)
設(shè)目標(biāo)函數(shù)二maxf2(xi)以監(jiān)測(cè)區(qū)域總評(píng)價(jià)值最大為目標(biāo),
(18)
在實(shí)現(xiàn)目標(biāo)一的基礎(chǔ)上,完成目標(biāo)二,構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù),即
(19)
式中罰因子P遠(yuǎn)大于ΣDi。
同時(shí)為滿足對(duì)引起電壓暫降的故障監(jiān)測(cè)至少b次,其約束如下:
(20)
另外為表征部分節(jié)點(diǎn)已經(jīng)配置A級(jí)裝置,其約束為
xp=1,p∈Np,
(21)
式中Np為已配置A級(jí)監(jiān)測(cè)裝置的節(jié)點(diǎn)編號(hào)集合。
d)根據(jù)c)中的優(yōu)化模型以式(19)為目標(biāo)函數(shù),式(20)、 (21)為約束條件,使用整數(shù)優(yōu)化算法(本文采用分支定界法[5])求取決策變量X。其中取值為1的節(jié)點(diǎn)編號(hào)形成集合Ns。
e)最終優(yōu)化配置方案Xfinal為屬于集合Np中的節(jié)點(diǎn)配置A級(jí)監(jiān)測(cè)裝置,屬于集合Ns且不屬于集合Np中的節(jié)點(diǎn)配置S級(jí)監(jiān)測(cè)裝置。其最終配置流程如圖1所示。
圖1 本文的監(jiān)測(cè)裝置優(yōu)化配置流程Fig.1 Optimizing allocation flowchart for the proposed monitoring device
為驗(yàn)證本文的方法有效性,本文在MATLAB R2019b 仿真環(huán)境中對(duì)IEEE 39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。不計(jì)負(fù)荷和變壓器組別影響,即零序電流全網(wǎng)流通;預(yù)設(shè)原始經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)見表3。
在原始數(shù)據(jù)中,節(jié)點(diǎn)20的損失總成本(C1)最大為8 000萬元,而單位供電量損失成本(C2)最大值0.1元/kWh出現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)19處。用戶平均損失成本(C3)和敏感用戶平均損失成本(C4)的最小值分別是0.8萬元/戶、80萬元/戶,分別出現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)23和節(jié)點(diǎn)11處。對(duì)以上損失數(shù)據(jù)采用式(7)進(jìn)行極小型歸一化,得到初始?xì)w一化數(shù)據(jù)見附表A1。
表3 系統(tǒng)原始經(jīng)濟(jì)損失數(shù)據(jù)Tab.3 Initial economic loss data of system
表4 系統(tǒng)熵值及權(quán)重Tab.4 Entropy values and weight values
由式(9)計(jì)算出的熵值表示數(shù)據(jù)的離散程度,在這種情況下,式(10)計(jì)算的傳統(tǒng)熵權(quán)和式(12)計(jì)算的改進(jìn)熵權(quán)差異不大。其中:C1的權(quán)重最小,其指標(biāo)原始數(shù)據(jù)離散程度最低;C3的權(quán)重最大,其指標(biāo)原始數(shù)據(jù)離散程度最高。在綜合評(píng)價(jià)結(jié)果中:C1指標(biāo)供電方的損失總成本對(duì)綜合評(píng)價(jià)影響最小,得到的重視最少;而C3指標(biāo)用戶平均損失成本對(duì)總體評(píng)價(jià)影響最大,其作用被凸顯。
通過式(13)對(duì)初始?xì)w一化數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)規(guī)范,數(shù)據(jù)見附表A2。采用2.2.3節(jié)提及的計(jì)算過程,求取相對(duì)貼近距離Di,即電壓暫降經(jīng)濟(jì)損失評(píng)價(jià)值、待監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)優(yōu)先級(jí)權(quán)重,其結(jié)果見表5。
表5 系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.5 Evaluation results of system
由表5可知,節(jié)點(diǎn)36的評(píng)價(jià)值最小,取值為0.007。即節(jié)點(diǎn)36距離正理想解最近,距離負(fù)理想解最遠(yuǎn)。故節(jié)點(diǎn)36是經(jīng)濟(jì)損失綜合評(píng)價(jià)最小的節(jié)點(diǎn),也是待監(jiān)測(cè)區(qū)域優(yōu)先級(jí)最低的點(diǎn)。而節(jié)點(diǎn)19的綜合評(píng)價(jià)值最大,即監(jiān)測(cè)優(yōu)先級(jí)最高。
由以上評(píng)價(jià)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),綜合評(píng)價(jià)值最大的節(jié)點(diǎn)是各指標(biāo)損失值都相對(duì)較大的節(jié)點(diǎn)19,并不是供電方損失總成本(C1)最大的節(jié)點(diǎn)20,也不是權(quán)重最大指標(biāo)﹝用電方用戶平均損失成本(C3)﹞的最大取值點(diǎn)節(jié)點(diǎn)21。這種評(píng)價(jià)結(jié)果綜合評(píng)價(jià)各類損失情況,避免僅考慮單一總量指標(biāo)的片面性。
依據(jù)文獻(xiàn)[6]的方法,生成不同故障狀態(tài)下的殘壓矩陣U3p、U1p、U2p和U2pg,再設(shè)定電壓暫降閥值Ut=0.8,依次生成可觀測(cè)矩陣M3p、M1p、M2p和M2pg,同4.1節(jié)得到的優(yōu)先級(jí)權(quán)重Di一起,作為下一步優(yōu)化計(jì)算的輸入。
4.2.1 傳統(tǒng)可觀測(cè)區(qū)域法優(yōu)化配置
傳統(tǒng)可觀測(cè)區(qū)域法設(shè)置最少的監(jiān)測(cè)裝置完成電壓暫降的全網(wǎng)可觀測(cè)性。設(shè)式(20)中b取值為1,即所有故障點(diǎn)至少可以被監(jiān)測(cè)到1次。再以式(17)為目標(biāo)函數(shù),以式(20)為約束條件,求取最小配置數(shù)。
其結(jié)果為至少使用5個(gè)監(jiān)測(cè)裝置可以滿足對(duì)部分故障引起的電壓暫降全網(wǎng)可觀測(cè)性。符合要求的配置方案有80種,如{1,5,19,21,26}、{1,5,21,26,34}、{1,6,23,26,33}、{1,8,19,26,35}等。一般為確定唯一配置方案,可以選擇某種權(quán)重進(jìn)行篩選,如文獻(xiàn)[8]中的電壓暫降嚴(yán)重性程度、文獻(xiàn)[11]中的不確定區(qū)域指數(shù)等。如采用本文的經(jīng)濟(jì)損失權(quán)重,則最終優(yōu)化配置方案為{1,8,19,26,35},即在節(jié)點(diǎn)1、8、19、26、35處設(shè)置監(jiān)測(cè)裝置。值得注意的是,傳統(tǒng)可觀測(cè)區(qū)域法不區(qū)分監(jiān)測(cè)裝置型號(hào),默認(rèn)同一。
4.2.2 本文優(yōu)化配置
首先,依據(jù)綜合評(píng)價(jià)值Di的取值和排序,取優(yōu)先級(jí)權(quán)重前10%的4個(gè)節(jié)點(diǎn)組成集合Np,即Np={1,14, 19,32}。并優(yōu)先在以上4個(gè)節(jié)點(diǎn)處安裝A型監(jiān)測(cè)裝置。然后,以式(19)為目標(biāo)函數(shù),式(20)、(21)為約束條件優(yōu)化計(jì)算。其中式(20)中b取值為1;式(19)中的罰因子P的取值為100(遠(yuǎn)大于ΣDi=8.950)。得到需要設(shè)置監(jiān)測(cè)裝置的集合Ns={1,8,14,19,26,32,35}。
本文最終優(yōu)化配置方案Xfinal是在屬于集合Np的節(jié)點(diǎn)1、14、19、32處設(shè)置A型監(jiān)測(cè)裝置,在屬于集合Ns且不屬于集合Np的節(jié)點(diǎn)8、26、35處設(shè)置S型監(jiān)測(cè)裝置。其配置結(jié)果如圖2所示。
4.2.3 優(yōu)化配置對(duì)比
對(duì)比以上2種優(yōu)化配置方案可有如下結(jié)果:
a)相對(duì)于傳統(tǒng)配置方法,本文的監(jiān)測(cè)配置方法按照經(jīng)濟(jì)損失綜合評(píng)價(jià)確定的優(yōu)先級(jí)權(quán)重確定優(yōu)化配置方案,率先對(duì)優(yōu)先級(jí)權(quán)重取值靠前的10%節(jié)點(diǎn)配置A型監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行就地監(jiān)測(cè),以避免這些節(jié)點(diǎn)因監(jiān)測(cè)盲區(qū)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)糾紛問題。
b)相對(duì)于傳統(tǒng)配置方法裝置選型同一的問題,本文采用多目標(biāo)優(yōu)化模型,根據(jù)監(jiān)測(cè)裝置的型號(hào)和應(yīng)用場(chǎng)景,在為優(yōu)先級(jí)權(quán)重前10%的節(jié)點(diǎn)配置A級(jí)裝置的基礎(chǔ)上,優(yōu)選最少量的節(jié)點(diǎn)配置S級(jí)裝置,以期盡可能滿足電壓暫降的全網(wǎng)信息收集。
圖2 IEEE 39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)最優(yōu)配置圖Fig.2 Optimal configuration of monitoring devices for IEEE 39-bus system
a)本文設(shè)計(jì)了一個(gè)經(jīng)濟(jì)損失綜合評(píng)價(jià)體系,其評(píng)價(jià)指標(biāo)涉及供電方的總量、相對(duì)量損失,同時(shí)也考慮了用戶種類差異,可避免僅從單一總量考慮經(jīng)濟(jì)損失的片面性。該評(píng)價(jià)方法為改進(jìn)熵權(quán)-理想解法,克服了熵值邊界權(quán)重放大問題,且定性清晰,表征直觀;其評(píng)價(jià)結(jié)果可用于待監(jiān)測(cè)區(qū)域優(yōu)先級(jí)的確定。
b)本文結(jié)合綜合經(jīng)濟(jì)損失評(píng)價(jià)權(quán)重和監(jiān)測(cè)裝置選型內(nèi)容,設(shè)計(jì)了電壓暫降監(jiān)測(cè)優(yōu)化配置方法,在優(yōu)先級(jí)前10%的節(jié)點(diǎn)配置A級(jí)監(jiān)測(cè)裝置,以避免此類地區(qū)出現(xiàn)監(jiān)測(cè)盲區(qū)導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)糾紛問題,同時(shí)也為收集全網(wǎng)電壓暫降信息配置了最少量的S級(jí)裝置,在充分考慮監(jiān)測(cè)裝置不同型號(hào)應(yīng)用場(chǎng)景的情況下優(yōu)化了配置數(shù)量。