电压暂降可观约束下的定位监测点多目标优化配置
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福州大学电气工程与自动化学院、福建省电器智能化工程技术研究中心、国网福建省电力有限公司泉州供电公司的研究人员张嫣、林涌艺、邵振国，在2019年第11期《电工技术学报》上撰文，为有效监测电压暂降以及准确定位扰动源位置，提出了可观约束下的电压暂降定位监测点的多目标优化配置方法。
基于测点间正序电压变化量的相关性，定义了暂降特征模式，通过寻找最优匹配模式进行故障定位，同时定义不确定区域指数作为测点集的定位准确性指标。以全网电压暂降可观为约束条件，以监测点数量最少和不确定区域指数最小为目标函数，建立监测点多目标优化模型。
采用多目标离散粒子群算法求解模型，得到非劣解集。通过IEEE39和IEEE 118节点系统验证了该方法的可行性和有效性。
随着越来越多的敏感设备接入电网，用户对电压暂降愈加关注。新能源电网中的电压暂降还将导致电压穿越问题。合理配置监测点，获取对电压暂降源位置更为敏感的监测信息是有效监测电压暂降并准确定位的关键。
较少的监测点可以降低安装成本，但同时也降低了监测信息的冗余度，使得定位的不确定区域增加，整体定位准确率下降。监测点数量、电压暂降可观测性及定位准确率是相互冲突的目标，在可观性约束条件下研究电压暂降定位中的测点多目标优化配置策略，具有重要的理论价值和工程意义。
短路故障是引起电压暂降的最主要原因，目前一般针对短路故障引起的电压暂降进行监测点优化配置，主要基于监测点可观域（Monitor Reach Area, MRA）原理，以监测点数量最少为目标，以系统任意处发生故障至少触发1台监测装置为约束条件，利用0-1规划法或粒子群算法等优化配置监测点。
这类方法主要关注装置安装成本，未考虑采用监测信息实现暂降定位，因而监测信息未能得到充分利用。也有一些学者提出了以故障定位为目标的监测点配置方法。
文献[12-14]在一组确保全网电压暂降可观的监测点配置方案基础上，通过分阶段增加监测点，提高监测冗余度，使故障位置可观率达到设定的要求。文献[15-17]针对全网故障点的可定位性进行监测点优化配置，并考虑了故障电阻的影响。
在暂降发生期间，只有触发监测装置才能利用测点电压量测值定位故障位置。测点配置首先要满足一定的全网暂降可观性约束，进而对测点配置和故障定位准确度进行多目标优化。多个相互冲突的优化目标难以寻求全局最优解，使得所有目标同时达到最优。
监测点多目标优化问题无法通过加权求和转换为单目标问题来简单化处理，而是需要搜索非劣解集，为决策者提供多个监测点配置方案，根据不同的工程实际需求选择最适合的配置方案。
本文提出一种在电压暂降可观的约束下兼顾监测点数量和定位准确性的多目标优化配置方法，并采用多目标离散粒子群算法（Mmulti-objective Discrete Particle Swarm Optimization, MDPSO）求解模型，得到非劣解集，为工程应用实际的监测点配置提供多个必要的方案参考，更具工程实用性。
图1 短路故障示意图
图2 监测点优化配置流程
本文在电压暂降可观约束下，提出了一种兼顾故障定位准确性的监测点多目标优化配置方法。以全网电压暂降可观为约束条件，以监测点数量最少和不确定区域指数最小为优化目标，建立监测点多目标优化配置模型，采用多目标离散粒子群算法求解模型，得到非劣解集。
通过IEEE39节点系统和IEEE 118节点系统的仿真验证了本文所提方法的可行性和有效性。相比于传统方法，本文方法可为决策者提供多个可行的优化配置方案，为实际工程应用提供更多选择。在监测点数量较少时，本文方法的配置方案在保证全网电压暂降可观的条件下，比传统方法故障定位准确率更高，更具工程实用价值。
此外，分析发现，本文方法在目标空间边缘（f2=0）可以得到多个监测点配置方案，其目标函数相等。一方面表明本文方法可以得到解空间中更多更优的非劣解；另一方面也暗示存在强化约束条件或增加优化目标的可能。
线路故障率受地理环境和气象条件影响，暂降特征也受附近的新能源发电设备的影响。在高渗透率新能源电网中，如何根据电网地理分布和电源分布，选择最优的测点配置方案，满足暂降可观和准确定位的工程需求，是下一步的研究内容。