大学东北电力大学于华楠团队特稿：电力系统扰动定位的新方法( 二 ) |设计|算法|技术|

扰动发生后系统拓扑结构及系统参数将发生变化，本文根据切机、切负荷扰动的特点，结合两种扰动造成系统结构及参数的变化进行扰动定位过完备字典设计。
【大学东北电力大学于华楠团队特稿：电力系统扰动定位的新方法】切机、切负荷扰动将打破电网中功率的平衡，导致系统中各节点的频率、电压的波动。由于PMU可以测量母线电压及其相连支路的电流、功率，因此选择支路电流、功率作为观测量与系统母线变化建立联系，即扰动定位过完备字典的设计思想。
（2）扰动定位PMU的配置
本文切机与切负荷扰动定位中， PMU观测数据为支路正序电流与功率，因此若PMU数量有限，应尽量将有限的PMU设备配置在连接支路较多的母线处。观测到的支路数据量越多，则扰动定位过完备字典中的原子越多，扰动定位的准确率也随之提高。本文PMU装置布点情况如图1所示：

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图1 IEEE39节点系统PMU布点图
以图中的配置情况安装PMU装置，能以较少的PMU配置数量完成高精度扰动定位， IEEE39节点系统中支路数共46条，本方案中与PMU配置母线节点相连的支路数共25条，可观测范围占总支路数的54.3% ，并在此条件下完成基于过完备字典设计的电力系统扰动定位工作。
（3）扰动定位方法
本文将扰动定位过程体现为系统节点中扰动节点稀疏向量的重构，较传统扰动定位方法提高了运算效率。仿真表明，本文方法对扰动定位的准确率极高，同时可实现扰动后迅速定位。扰动定位稀疏向量重构的原理及流程图如图2所示：

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图2 扰动向量重构算法原理
图3为本文基于过完备字典设计的电力系统扰动定位方法流程图，分五个步骤实现：

1）收集系统各PMU配置点的观测数据。
2）进行PMU数据处理，在切机扰动时计算正序支路电流，在切负荷扰动时计算支路功率。
3）提前设计扰动定位过完备字典，扰动发生后使用观测数据与之匹配。
4）利用压缩感知重构算法进行扰动源定位。
5）根据扰动定位的结果制定维护策略。

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图3 扰动定位流程图
以切机扰动为例，在稀疏重构中设迭代次数为2 ，获得扰动近域母线编号后，分别收集扰动前后节点3与节点23两处PMU的可测支路中最大正序电流相位变化扰动分量进行对比，结果如图4所示。

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图4 两PMU测量相位变化情况
由图4可看出，在0.6秒发生扰动时，母线3处电流相位变化较大，其扰动近域母线为母线4 ，说明离母线4越近的发电机越有可能发生切机扰动。
本文将该扰动近域母线称为扰动定位母线，与其最近的发电机节点为节点30 ，故定位在发电机30处，符合假设情况，定位准确。为验证本文方法的抗噪性能，在PMU观测数据中引入信噪比为30dB的高斯白噪声后进行定位重构分析，切机扰动结果如表1所示。
表中符号含义如：G：切机发电机节点编号， V：扰动近域母线编号， X：扰动定位母线编号， R：切机发电机定位结果编号。

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表1 切机扰动辨识结果（含噪声）
从表1中可知，在引入噪声后，准确程度达到了系统中全部发电机的80% 。在36号发电机切机时，定位结果为35号发电机，虽然定位错误，但可以看到在IEEE39节点拓扑结构中36号发电机与35号发电机距离相隔很近。