Page 22 - 电力与能源2024年第六期

658 余俊宏：基于状态估计的电能质量监测点优化配置研究

入监测点方案中，以提高投资效益；对于确需新增 障类型和监测目标，在每个场景下运行优化算法，
的监测点，也可以分阶段逐步实施，在动态优化中 获取监测点配置方案。最后，通过 Monte Carlo 仿
不断完善监测体系，提升监测水平。通过采取一 真方法，对优化方案进行大量重复试验，收集统计
系列切合实际的优化配置策略，可以最大限度地 数据。分析和验证工作主要包括：计算性能指标
发挥有限监测资源的效用，实现电能质量监测的 （如监测覆盖率、估计误差等）；绘制结果图表，进

“量力而行、持续优化、动态提升”。 行统计分析，并与基准方法进行对比；评估优化效
果的显著性。
4 电能质量监测优化配置的仿真验证
4.2 优化效果对比分析
4.1 IEEE 标准测试系统的仿真验证 为全面评估所提优化配置方法的效果，选取
为全面验证所提出的电能质量监测点优化配 IEEE-57 测试系统，分别在优化前后对监测点数
置模型和算法的可行性和有效性，首先选择 IEEE 量、估计精度和投资成本进行对比，结果见表 1。
标准测试系统开展仿真分析。在仿真中，通过设 表 1 IEEE-57 系统优化前后效果对比

置不同的典型优化场景，对所提方法进行多角度、 项目 监测点数量/个 平均估计误差/% 投资成本/万元
优化前 20 5 500
多层次的测试。一方面，考虑不同的决策偏好，通
优化后 15 3.5 350
过调整目标函数中监测效果与投资成本的权重策
从表 1 可以看出，经过优化配置后，监测点数
略，分析权重变化对优化结果的影响，验证所提方
量从 20 个减少到 15 个，降幅达 25%；估计精度从
法在不同偏好下的适应性。另一方面，通过设置
5% 降低到 3.5%，相对误差降低 30%；同时，投资
不同的投资约束条件，限定可选监测点的数量上
成本也从 500 万元降至 350 万元，节省了 30%。
限，考察所提方法在资源受限情况下的优化效果。
4.3 实际电网案例的优化配置结果分析
同时，还可通过改变电能质量指标阈值、系统运行
为检验所提出的监测点优化配置方法在实际
工况等参数，分析所提方法对不同条件变化的敏
电网中的适用性和有效性，选取某区域电网开展
感性和鲁棒性。在每个仿真场景下，将所提优化
工程应用研究。该电网供电范围广，用电需求多
方法得到的监测点配置方案，与传统的经验配置
样，电能质量管理面临较大挑战，亟须进行监测点
方法进行对比分析，以全面评估其优化效果。
的优化扩建。通过全面调研电网现状，评估了当
一是监测点的数量和分布情况，考察优化方
前监测装置的配置和运行情况，识别了主要问题
案在满足监测要求的前提下，对监测点数量的节 和薄弱环节。在此基础上，综合考虑重点用户需
省程度。 求和全网平衡发展，利用所提优化配置模型和算
二是电能质量估计精度，通过状态估计算法 法开展了监测点选址规划。优化前，该电网共有
计算未监测节点的电能质量指标，并与实际值进 142 个监测点，平均识别率为 70%，年度监测投资
行对比，考察优化后的估计精度的提升效果。 成本 1 200 万元。优化配置后，在投资规模基本不

三是投资成本，通过估算优化方案与传统方 变的情况下，监测点数量增加到 167 个 ，提高了
案的投资规模，定量分析优化带来的成本节约。 17.6%。监测点覆盖了所有重点用户和主要线路
通过多维度的仿真对比分析，可以系统评估 节点，盲区面积减少了 80% 以上。同时，估计精
所提方法的优化性能。 度也得到了显著提升，电能质量问题识别率达到
开展仿真分析的具体实施步骤如下：首先，使 95%，提高了 35.7%。得益于布点的科学优化，电

用 电 力 系 统 仿 真 软 件（如 MATLAB/Simulink， 能质量监测数据的完备性和可靠性大幅提高，可
PSCAD 等）构建 IEEE 标准测试系统模型；然后， 为后续的电能质量管理提供坚实的基础。据测
编写优化算法程序，将其与系统模型集成；接着， 算，在投资规模不变的情况下，预计每年可节省电
设计多组仿真场景，包括不同的系统运行状态、故 能质量相关的经济损失 300 万元以上。该区域电