On WAMS-based Emergency Outage Detection using Optimization


Abbildung: Flussdiagramm des hybriden Optimierers basierend auf PSO und Newtons Methode

Eine genaue Zustandsabbildung des elektrischen Systems ist ein wichtiger Faktor für einen sicheren Netzbetrieb. Der Systemzustand wird normalerweise von Zustandsschätzern bereitgestellt. Traditionell bestehen die Eingabedaten von Zustandsschätzern aus der Topologie und asynchronen Messungen - Spannung, Strom, Leistung usw. - basierend auf SCADA-Systemen mit Aktualisierungsraten von bis zu mehreren Sekunden. Mit der zunehmenden Nutzung von PMUs werden Algorithmen für schnelle dynamische Zustandsschätzer entwickelt, welche die jetzt verfügbaren synchronisierten und schnell aktualisierten Messungen verwenden. Die richtige Systemtopologie bleibt jedoch ein entscheidender Faktor für die Qualität der Zustandsschätzung. Daher ist eine genaue Erkennung von Leitungsausfällen von großer Bedeutung. Eine besondere Problemsituation ergibt sich in Netzbereichen an der Verantwortungsgrenze verschiedener Netzbetreiber, in denen nur spärliche Echtzeitinformationen ausgetauscht werden.

In dieser Veröffentlichung wird ein optimierungsbasierter Algorithmus zur Erkennung von Ausfällen mehrerer Leitungen vorgestellt. Sein Hauptvorteil ist die Möglichkeit, eine unbekannte Anzahl von ausgefallenen Leitungen in vermaschten Stromversorgungssystemen ausschließlich auf der Grundlage von Knotenspannungswinkelinformationen zu erfassen. Die Winkelinformationen werden von Zeigermesseinheiten (PMUs) bereitgestellt. Der Algorithmus verwendet einen hybriden Optimierungsansatz, der die Partikelschwarmoptimierung (PSO) mit Newtons Methode kombiniert. Der Algorithmus wird mit linearisierten Lastflussdaten sowie mit einer dynamischen Simulation des Nordic-32-Bus-Systems getestet. In einer Sensitivitätsanalyse wird der Einfluss der Hauptparameter des Optimierers und die Robustheit gegenüber Linearisierungsfehlern und fehlender PMU-Daten untersucht. Die guten Detektionsergebnisse machen den vorgeschlagenen Algorithmus zu einem nützlichen unterstützenden Werkzeug für zukünftige dezentrale SCADA-Anwendungen.


Abbildung: Testablauf für dynamische Daten

Das Paper ist in der Zeitschrift International Journal of Electrical Power and Energy Systems erschienen.

Link: https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2021.107006

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