相量测量单元配置方法、装置、计算机设备和存储介质与流程

1.本技术涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种相量测量单元配置方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。


背景技术：

2.随着电力系统规模的不断扩大以及跨区电网的互联，再加上电力市场的深化改革，都加剧了电网结构和运行的复杂程度，这也对电力系统安全性、稳定性以及经济运行等方面提出了更高的要求。区域电网互联形成大电网系统已经成为电力工业发展的必然选择。但是，区域电网互联的庞大规模和大电网的复杂性导致各个子网稳定性下降，输电线路热极限功率也低于联网前，某个区域的小事故则可能引发其他区域自动保护装置的误动，进而导致整个互联电网多处连锁误动而发展成大面积停电。
3.pmu(phasor measurement units，相量测量单元)的应用使我们能够对电力系统的动态行为进行实时监测和估计。相量测量单元基于全球定位系统的高精度同步信号，统一采集电网节点电压电流等数据，并通过高速通信网络将数据传输给调度中心，从而实现对电力系统的实时监测和分析。
4.然而，由于相量测量单元价格昂贵，若在每个节点均配置相量测量单元，使用成本高。在这种情况下，如何合理配置相量测量单元，既能合理降低成本，又能实现对节点更加全面的监测，成为了亟待解决的难题。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种相量测量单元配置方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。
6.第一方面，本技术提供了一种相量测量单元配置方法。所述方法包括：
7.获取系统拓扑；所述系统拓扑为电力系统中目标网络的结构；
8.在所述系统拓扑中设置相量测量单元，得到虚拟关联矩阵；所述虚拟关联矩阵中的各元素为所述系统拓扑中各节点之间的不可观测度，所述不可观测度用于指示在当前相量测量单元的设置方案下，各节点的节点电压能否被所述相量测量单元测量到；
9.若根据所述不可观测度判断所述系统拓扑中存在不能被相量测量单元测量到节点电压的节点，调整所述相量测量单元的设置方案，直至所述系统拓扑中的各节点的节点电压均能被所述相量测量单元测量到，得到目标相量测量单元配置方案。
10.在其中一个实施例中，所述在所述系统拓扑中设置相量测量单元，得到虚拟关联矩阵之后，还包括：
11.若根据所述不可观测度判断所述系统拓扑中的各节点的节点电压均能被所述相量测量单元测量到，将当前相量测量单元的设置方案作为目标相量测量单元配置方案。
12.在其中一个实施例中，所述不可观测度用于指示在当前相量测量单元的设置方案下，各节点的节点电压能被所述相量测量单元直接测量到、能被所述相量测量单元间接测
量到和不能被所述相量测量单元测量到；
13.所述若根据所述不可观测度判断所述系统拓扑中存在不能被相量测量单元测量到节点电压的节点，调整所述相量测量单元的设置方案，直至所述系统拓扑中的各节点的节点电压均能被所述相量测量单元测量到，得到目标相量测量单元配置方案，包括：
14.若根据所述不可观测度判断所述系统拓扑中存在不能被相量测量单元测量到节点电压的节点，调整所述相量测量单元的设置方案，直至所述系统拓扑中的各节点的节点电压均能被所述相量测量单元直接或间接测量到；
15.继续调整所述相量测量单元的设置方案，直至所述系统拓扑中的各节点的节点电压均能被所述相量测量单元直接测量到，得到目标相量测量单元配置方案。
16.在其中一个实施例中，所述在所述系统拓扑中设置相量测量单元，得到虚拟关联矩阵之后，还包括：
17.根据所述虚拟关联矩阵，将所述系统拓扑中的节点进行分类，得到第一类节点、第二类节点和第三类节点；所述第一类节点为，其节点电压能被所述相量测量单元直接测量到的节点；所述第二类节点为，其节点电压能被所述相量测量单元间接测量到的节点；所述第三类节点为，其节点电压不能被所述相量测量单元测量的节点；
18.根据分类后的节点得到所述系统拓扑的节点导纳矩阵；
19.获取所述第一类节点的电压向量、所述第二类节点的电压向量和所述第三类节点的电压向量；
20.根据所述节点导纳矩阵、所述第一类节点的电压向量、所述第二类节点的电压向量和所述第三类节点的电压向量，计算所述第一类节点的电流向量、所述第二类节点的电流向量和所述第三类节点的电流向量。
21.在其中一个实施例中，所述获取第三类节点的电压向量，包括：
22.通过电能管理系统获取第三类节点的电压向量。
23.在其中一个实施例中，所述不可观测度根据所述系统拓扑中两个节点之间的边数的差值得到。
24.第二方面，本技术还提供了一种相量测量单元配置装置。所述装置包括：
25.拓扑获取模块，用于获取系统拓扑；所述系统拓扑为电力系统中目标网络的结构；
26.矩阵获取模块，用于在所述系统拓扑中设置相量测量单元，得到虚拟关联矩阵；所述虚拟关联矩阵中的各元素为所述系统拓扑中各节点之间的不可观测度，所述不可观测度用于指示在当前相量测量单元的设置方案下，各节点的节点电压能否被所述相量测量单元测量到；
27.配置调整模块，用于若根据所述不可观测度判断所述系统拓扑中存在不能被相量测量单元测量到节点电压的节点，调整所述相量测量单元的设置方案，直至所述系统拓扑中的各节点的节点电压均能被所述相量测量单元测量到，得到目标相量测量单元配置方案。
28.第三方面，本技术还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
29.获取系统拓扑；所述系统拓扑为电力系统中目标网络的结构；
30.在所述系统拓扑中设置相量测量单元，得到虚拟关联矩阵；所述虚拟关联矩阵中
的各元素为所述系统拓扑中各节点之间的不可观测度，所述不可观测度用于指示在当前相量测量单元的设置方案下，各节点的节点电压能否被所述相量测量单元测量到；
31.若根据所述不可观测度判断所述系统拓扑中存在不能被相量测量单元测量到节点电压的节点，调整所述相量测量单元的设置方案，直至所述系统拓扑中的各节点的节点电压均能被所述相量测量单元测量到，得到目标相量测量单元配置方案。
32.第四方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
33.获取系统拓扑；所述系统拓扑为电力系统中目标网络的结构；
34.在所述系统拓扑中设置相量测量单元，得到虚拟关联矩阵；所述虚拟关联矩阵中的各元素为所述系统拓扑中各节点之间的不可观测度，所述不可观测度用于指示在当前相量测量单元的设置方案下，各节点的节点电压能否被所述相量测量单元测量到；
35.若根据所述不可观测度判断所述系统拓扑中存在不能被相量测量单元测量到节点电压的节点，调整所述相量测量单元的设置方案，直至所述系统拓扑中的各节点的节点电压均能被所述相量测量单元测量到，得到目标相量测量单元配置方案。
36.第五方面，本技术还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
37.获取系统拓扑；所述系统拓扑为电力系统中目标网络的结构；
38.在所述系统拓扑中设置相量测量单元，得到虚拟关联矩阵；所述虚拟关联矩阵中的各元素为所述系统拓扑中各节点之间的不可观测度，所述不可观测度用于指示在当前相量测量单元的设置方案下，各节点的节点电压能否被所述相量测量单元测量到；
39.若根据所述不可观测度判断所述系统拓扑中存在不能被相量测量单元测量到节点电压的节点，调整所述相量测量单元的设置方案，直至所述系统拓扑中的各节点的节点电压均能被所述相量测量单元测量到，得到目标相量测量单元配置方案。
40.上述相量测量单元配置方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，首先获取电力系统中目标网络的结构作为系统拓扑，然后在系统拓扑中设置相量测量单元，得到虚拟关联矩阵，虚拟关联矩阵中的各元素为系统拓扑中各节点之间的不可观测度，不可观测度用于指示在当前相量测量单元的设置方案下，各节点的节点电压能否被相量测量单元测量到，若根据不可观测度判断系统拓扑中存在不能被相量测量单元测量到节点电压的节点，调整相量测量单元的设置方案，直至系统拓扑中的各节点的节点电压均能被相量测量单元测量到，得到目标相量测量单元配置方案。通过构建系统拓扑和虚拟关联矩阵，计算各节点之间的不可观测度，得到系统拓扑中的各节点的节点电压均能被相量测量单元测量到的目标相量测量单元的设置方案，若目标相量测量单元的设置方案在电力系统中配置相量测量单元，可以在减少相量测量单元的布置数量的前提下，优化相量测量单元的布置位置，实现对每个节点的全面监控，且大大减少了经济成本。
附图说明
41.图1为一个实施例中相量测量单元配置方法的应用环境图；
42.图2为一个实施例中相量测量单元配置方法的流程示意图；
43.图3为另一个实施例中相量测量单元配置方法的流程示意图；
44.图4为一个实施例中调整相量测量单元的设置方案，得到目标相量测量单元配置方案步骤的流程示意图；
45.图5为另一个实施例中相量测量单元配置方法的流程示意图；
46.图6为一个实施例中构建虚拟关联矩阵的流程示意图；
47.图7为一个实施例中相量测量单元配置装置的结构框图；
48.图8为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
49.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
50.本技术实施例提供的相量测量单元配置方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，电力系统102通过网络与服务器104进行通信。数据存储系统可以存储服务器104需要处理的数据。数据存储系统可以集成在服务器104上，也可以放在云上或其他网络服务器上。服务器104可以获取来自电力系统102的数据，例如获取电力系统102的结构参数等。服务器104还可以将得到的目标相量测量单元配置方案发送至电力系统102，电力系统102通过显示装置显示目标相量测量单元配置方案，供工作人员根据目标相量测量单元配置方案在电力系统中配置相量测量单元。或者，服务器104还可以将得到的目标相量测量单元配置方案发送终端，终端显示或播放目标相量测量单元配置方案，供工作人员根据目标相量测量单元配置方案在电力系统中配置相量测量单元。其中，终端102可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑、物联网设备和便携式可穿戴设备，物联网设备可为智能音箱、智能电视、智能车载设备等。便携式可穿戴设备可为智能手表、智能手环、头戴设备等。服务器104可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。
51.在一个实施例中，如图2所示，提供了一种相量测量单元配置方法，以该方法应用于图1中的服务器104为例进行说明，包括以下步骤：
52.步骤202，获取系统拓扑。
53.其中，系统拓扑为电力系统中目标网络的结构。目标网络可以理解为需要配置相量测量单元的电力系统中的一部分。根据目标网络的结构图，可以形成系统的初始化拓扑，作为系统拓扑。其中，可以通过读取电力系统中目标网络的结构参数，得到目标网络的结构图。具体地，结构参数包括目标网络的线路长度、节点标号、变压器工作比例等网络数据。
54.步骤204，在系统拓扑中设置相量测量单元，得到虚拟关联矩阵。
55.其中，虚拟关联矩阵中的各元素为系统拓扑中各节点之间的不可观测度，不可观测度用于指示在当前相量测量单元的设置方案下，各节点的节点电压能否被相量测量单元测量到。
56.得到系统拓扑后，可以按照初始方案在系统拓扑中模拟设置相量测量单元，然后基于相量测量单元在系统拓扑中的设置位置，计算系统拓扑中各节点之间的不可观测度，将每一个计算得到的不可观测度作为虚拟关联矩阵中的一个元素，形成虚拟关联矩阵。不可观测度用于指示在当前相量测量单元的设置方案下，各节点的节点电压能否被相量测量单元测量到，即，不可观测度可以为不同的数值，不同的数值分别表示在当前相量测量单元
的设置方案下，各节点的节点电压能被相量测量单元测量到，或者，各节点的节点电压不能被相量测量单元测量到。
57.具体地，虚拟关联矩阵中的元素用a
ij
表示，其中，i为该元素所处的行数，j为该元素所处的列数。同时，aij还表示i节点和j节点之间的不可观测度。不可观测度是指，当相量测量单元设置在i或j的其中一个节点时，另外一个节点的数据能否由相量测量单元测量到。不可观测度可以为不同的数值，不同的数值分别表示在当前相量测量单元的设置方案下，各节点的节点电压能被相量测量单元测量到，或者，各节点的节点电压不能被相量测量单元测量到。例如，当a
23
为0时，表示相量测量单元设置在节点2时，节点3的节点电压不能由相量测量单元测量到；当a
23
不为0时，表示相量测量单元设置在节点2时，节点3的节点电压可以由相量测量单元测量到，虚拟关联矩阵中的其他元素的数值可依次类推得到。
58.步骤206，若根据不可观测度判断系统拓扑中存在不能被相量测量单元测量到节点电压的节点，调整相量测量单元的设置方案，直至系统拓扑中的各节点的节点电压均能被相量测量单元测量到，得到目标相量测量单元配置方案。
59.不可观测度可以指示在当前相量测量单元的设置方案下，各节点的节点电压能否被相量测量单元测量到。若根据不可观测度判断系统拓扑中存在不能被相量测量单元测量到节点电压的节点，例如依照上述实施例中的不可观测度的数值确定方法，出现了不可观测度的值为0的元素，则认为在当前相量测量单元的设置方案下，系统拓扑中存在不能被相量测量单元测量到节点电压的节点，对节点的监测不够全面。此时，调整相量测量单元的设置方案，在系统拓扑中根据调整后的相量测量单元的设置方案设置相量测量单元，计算此时系统拓扑中各节点之间的不可观测度，得到更新后的虚拟关联矩阵。
60.进一步地，若根据更新后的虚拟关联矩阵中的不可观测度判断系统拓扑中存在不能被相量测量单元测量到节点电压的节点，则需要继续返回调整相量测量单元的设置方案的步骤，在系统拓扑中根据调整后的相量测量单元的设置方案设置相量测量单元，计算此时系统拓扑中各节点之间的不可观测度，得到更新后的虚拟关联矩阵。直至根据虚拟关联矩阵判断系统拓扑中的各节点的节点电压均能被相量测量单元测量到时，结束循环，将最近一次的相量测量单元的设置方案作为目标相量测量单元配置方案。
61.得到目标相量测量单元配置方案后，可以将得到的目标相量测量单元配置方案发送至电力系统，电力系统通过显示装置显示目标相量测量单元配置方案，供工作人员根据目标相量测量单元配置方案在电力系统中配置相量测量单元。或者，还可以将得到的目标相量测量单元配置方案发送终端，终端显示或播放目标相量测量单元配置方案，供工作人员根据目标相量测量单元配置方案在电力系统中配置相量测量单元。
62.上述相量测量单元配置方法中，通过构建系统拓扑和虚拟关联矩阵，计算各节点之间的不可观测度，得到系统拓扑中的各节点的节点电压均能被相量测量单元测量到的目标相量测量单元的设置方案，若目标相量测量单元的设置方案在电力系统中配置相量测量单元，可以在减少相量测量单元的布置数量的前提下，优化相量测量单元的布置位置，实现对每个节点的全面监控，且大大减少了经济成本。
63.在一个实施例中，如图3所示，步骤204之后，相量测量单元配置方法还包括步骤208。
64.步骤208，若根据不可观测度判断系统拓扑中的各节点的节点电压均能被相量测
量单元测量到，将当前相量测量单元的设置方案作为目标相量测量单元配置方案。
65.若根据不可观测度判断系统拓扑中的各节点的节点电压均能被相量测量单元测量到，例如依照上述实施例中的不可观测度的数值确定方法，确定虚拟关联矩阵中的各元素值均不为0，则认为在当前相量测量单元的设置方案下，系统拓扑中的各节点的节点电压均能被相量测量单元测量到，对节点的监测比较全面。此时，将当前相量测量单元的设置方案作为目标相量测量单元配置方案。后续工作人员可根据目标相量测量单元配置方案在电力系统中配置相量测量单元。
66.进一步地，若根据更新后的虚拟关联矩阵中的不可观测度判断系统拓扑中存在不能被相量测量单元测量到节点电压的节点，则需要继续返回调整相量测量单元的设置方案的步骤，在系统拓扑中根据调整后的相量测量单元的设置方案设置相量测量单元，计算此时系统拓扑中各节点之间的不可观测度，得到更新后的虚拟关联矩阵。直至根据虚拟关联矩阵判断系统拓扑中的各节点的节点电压均能被相量测量单元测量到时，结束循环，将最近一次的相量测量单元的设置方案作为目标相量测量单元配置方案。
67.本实施例中，若根据不可观测度判断系统拓扑中的各节点的节点电压均能被相量测量单元测量到，考虑当前向量测量单元的设置方案已经可以满足需求，则将当前相量测量单元的设置方案作为目标相量测量单元配置方案，节约处理流程。
68.在一个实施例中，不可观测度用于指示在当前相量测量单元的设置方案下，各节点的节点电压能被相量测量单元直接测量到、能被相量测量单元间接测量到和不能被相量测量单元测量到。在本实施例中，不可观测度具有三种不同取值，分别用于指示在当前相量测量单元的设置方案下，各节点的节点电压能被相量测量单元直接测量到、能被相量测量单元间接测量到和不能被相量测量单元测量到。如图4所示，步骤206包括步骤406和步骤408。
69.步骤406，若根据不可观测度判断系统拓扑中存在不能被相量测量单元测量到节点电压的节点，调整相量测量单元的设置方案，直至系统拓扑中的各节点的节点电压均能被相量测量单元直接或间接测量到。
70.若根据不可观测度判断系统拓扑中存在不能被相量测量单元测量到节点电压的节点，例如依照上述实施例中的不可观测度的数值确定方法，出现了不可观测度的值为0的元素，则认为在当前相量测量单元的设置方案下，系统拓扑中存在不能被相量测量单元测量到节点电压的节点，对节点的监测不够全面。此时，调整相量测量单元的设置方案，在系统拓扑中根据调整后的相量测量单元的设置方案设置相量测量单元，计算此时系统拓扑中各节点之间的不可观测度，得到更新后的虚拟关联矩阵，直至根据虚拟关联矩阵判断系统拓扑中的各节点的节点电压均能被相量测量单元直接或间接测量到。此时，虚拟关联矩阵中的元素可能还会存在两种取值，例如1和2。
71.步骤408，继续调整相量测量单元的设置方案，直至系统拓扑中的各节点的节点电压均能被相量测量单元直接测量到，得到目标相量测量单元配置方案。
72.进一步地，继续调整相量测量单元的设置方案，直至系统拓扑中的各节点的节点电压均能被相量测量单元直接测量到，得到目标相量测量单元配置方案。以虚拟关联矩阵中的元素可能还会存在两种取值，例如1和2为例，当a
ij
等于1时，表示当相量测量单元设置在i或j的其中一个节点时，另外一个节点的数据可以由相量测量单元直接测量；当a
ij
等于2
时，表示当相量测量单元设置在i或j的其中一个节点时，另外一个节点的数据可以由相量测量单元间接测量。在本步骤中，若虚拟关联矩阵中的元素包括1和2两种取值，则继续调整相量测量单元的设置方案，直至系统拓扑中的各节点的节点电压均能被相量测量单元直接测量到，虚拟关联矩阵中的元素的取值均为1。此时，将虚拟关联矩阵中的元素的取值均为1时对应的相量测量单元的设置方案作为目标相量测量单元配置方案。
73.本实施例中，通过调整相量测量单元的设置方案，使系统拓扑中的各节点的节点电压均能被相量测量单元直接或间接测量到，进一步使系统拓扑中的各节点的节点电压均能被相量测量单元直接测量到，实现了对相量测量单元的分阶段配置，可以在减少相量测量单元的布置数量的前提下，优化相量测量单元的布置位置，实现对每个节点的全面监控，且大大减少了经济成本。
74.在一个实施例中，如图5所示，步骤204之后，相量测量单元配置方法还包括步骤502至步骤508。
75.步骤502，根据虚拟关联矩阵，将系统拓扑中的节点进行分类，得到第一类节点、第二类节点和第三类节点。
76.其中，第一类节点为，其节点电压能被相量测量单元直接测量到的节点，第二类节点为，其节点电压能被相量测量单元间接测量到的节点，第三类节点为，其节点电压不能被相量测量单元测量的节点。在系统拓扑中设置相量测量单元后，得到虚拟关联矩阵，还可以得到系统拓扑中每个节点的节点电压是否能被相量测量单元测量到，将系统拓扑中的节点进行分类，在本实施例中，将系统拓扑中的节点分成三类，包括一类节点、第二类节点和第三类节点。
77.步骤504，根据分类后的节点得到系统拓扑的节点导纳矩阵。
78.得到每个节点的类别后，结合系统拓扑的结构，可以得到系统拓扑的节点导纳矩阵。在本实施例中，节点导纳矩阵包括三行元素，第一行的元素包括第一类节点的导纳，第二行的元素包括第二类节点的导纳，第三行的元素包括第三类节点的导纳。
79.步骤506，获取第一类节点的电压向量、第二类节点的电压向量和第三类节点的电压向量。
80.其中，第一类节点的电压向量可由相量测量单元直接测量得到，第二类节点的电压向量可以依据基尔霍夫定律由相量测量单元间接测量得到。第三类节点的电压既不能由相量测量单元直接测量也不能由相量测量单元间接测量出来，可以依靠其他器件检测后，发送至服务器。
81.步骤508，根据节点导纳矩阵、第一类节点的电压向量、第二类节点的电压向量和第三类节点的电压向量，计算第一类节点的电流向量、第二类节点的电流向量和第三类节点的电流向量。
82.基于得到的节点导纳矩阵、第一类节点的电压向量、第二类节点的电压向量和第三类节点的电压向量后，可以基于电压、导纳与电流的关系，求得第一类节点的电流向量、第二类节点的电流向量和第三类节点的电流向量。具体求解方式可以为：
[0083][0084]
其中，y
11
、y
12
为第一类节点的节点导纳矩阵，y
21
、y
22
、y
23
为第二类节点的节点导纳矩阵，y
32
、y
33
为第三类节点的节点导纳矩阵，u1为第一类节点的电压向量，u2为第二类节点的电压向量，u3为第三类节点的电压向量，i1为第一类节点的电流向量，i2为第二类节点的电流向量，i3为第三类节点的电流向量。
[0085]
本实施例中，通过对节点进行分类，结合节点导纳矩阵，可以计算出第一类节点的电流向量、第二类节点的电流向量和第三类节点的电流向量，实现对节点电流的检测。
[0086]
进一步地，步骤506中，获取第三类节点的电压向量，包括：通过电能管理系统获取第三类节点的电压向量。电能管理系统可以测量相量测量单元测量不到的节点，通过电能管理系统测量到的数据，可以得到第三类节点的电压向量。
[0087]
计算第三类节点的电压向量可以基于下列公式计算：
[0088]
u3＝(h
t
h)-1htzꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0089][0090][0091]
式中，y表示导纳，u表示电压，i表示电流，z和h都是中间变量，p是有有功功率，q是无功功率。y2和y3可以由ems(energy management system，电能管理系统)运动终端提供的实时测量数据(注入功率和电压幅值)来表示，记yi为y2，y3中的任一元素：
[0092][0093]
本实施例中，通过电能管理系统获取第三类节点的电压向量，结合相量测量单元，可以实现对节点更加全面的监测。
[0094]
在一个实施例中，不可观测度根据系统拓扑中两个节点之间的边数的差值得到。不可观测度可以为不同的数值，不同的数值分别表示在当前相量测量单元的设置方案下，各节点的节点电压能被相量测量单元测量到，包括直接或间接测量得到；或者，表示各节点的节点电压不能被相量测量单元测量到。当系统拓扑中两个节点之间的边数的差值不同时，对应不同的不可观测度的数值。边数可以理解为母线的标号，不同的母线具有不同的编号，且相邻设置的母线对应的编号也相邻。在本实施例中，不可观测度与系统拓扑中两个节点之间的边数的差值的对应关系如下：
[0095][0096]
此时，其中a
ij
表示i和j节点之间的不可观测度。当i＝j或者节点i与节点j之间的边数相差为1时，a
ij
等于1，表示当相量测量单元设置在i或j的其中一个节点时，另外一个节点的数据可以由相量测量单元直接测量。当节点i与节点j之间的边数相差为2时，a
ij
等于2，表示当相量测量单元设置在i或j的其中一个节点时，另外一个节点的数据可以由相量测量单元间接测量。当节点i与节点j之间的边数大于2时，a
ij
等于0，表示当量测量单元设置在i或j的其中一个节点时，另外一个节点的数据可以不可由量测量单元测量得到。
[0097]
本实施例中，根据系统拓扑中两个节点之间的边数的差值得到不可观测都的取值，使得不可观测度可以准确指示节点电压能否被相量测量单元测量到的各种情况。
[0098]
为了更好地理解上述实施例，以下结合一个具体的实施例进行详细的解释说明。在一个实施例中，相量测量单元配置方法根据目标网络的结构图，形成系统的初始化拓扑作为系统拓扑，根据虚拟关联矩阵ai进行pmu分阶段配置，找出pmu的更优配置位置。目标网络的结构图通过读取目标网络的线路长度、节点标号、变压器工作比例等网络数据形成一个配网网的拓扑结构得到。
[0099]
具体地，虚拟关联矩阵ai中aij的配置方法请参见式(6)，其中a
ij
表示i和j节点之间的不可观测度。当i＝j或者节点i与节点j之间的边数相差为1时，a
ij
等于1，表示当相量测量单元设置在i或j的其中一个节点时，另外一个节点的数据可以由相量测量单元直接测量。当节点i与节点j之间的边数相差为2时，a
ij
等于2，表示当相量测量单元设置在i或j的其中一个节点时，另外一个节点的数据可以由相量测量单元间接测量。当节点i与节点j之间的边数大于2时，a
ij
等于0，表示当量测量单元设置在i或j的其中一个节点时，另外一个节点的数据可以不可由量测量单元测量得到。当ai矩阵中所有的元素都不为0时，对系统进行状态估计所得出的结果和实际的结果比较接近。具体的构建虚拟关联矩阵的流程图请参见图6。根据虚拟关联矩阵ai进行pmu最优配置过程包括：首先配置的pmu数应使系统的不可观测深度不为0，然后第二阶段配置的pmu应在第一阶段的基础上使系统不可观测深度不大于，最后使得目标系统的不可观测深度为1。而后再以提高系统冗余度为目标，继续分阶段配置pmu。
[0100]
其中，形成系统的初始化拓扑时，首先要将系统的节点进行分类：第一类节点为节点电压可由pmu直接测量，即pmu的安装节点。第二类节点为节点电压可以依据基尔霍夫定律可以由pmu间接测量出来。第三类节点既不能由pmu直接测量也不能由其间接测量出来，可以依靠ems数据获得。
[0101]
形成的系统网络方程表示如式(1)。其中，y
11
、y
12
为第一类节点的节点导纳矩阵，y
21
、y
22
、y
23
为第二类节点的节点导纳矩阵，y
32
、y
33
为第三类节点的节点导纳矩阵，根据输入的目标电网的数据既可以确定节点导纳矩阵。u1为第一类节点的电压向量，u2为第二类节点的电压向量，u3为第三类节点的电压向量，i1为第一类节点的电流向量，i2为第二类节点的电流向量，i3为第三类节点的电流向量。pmu直接或者间接测量的状态量有u1、u2，i1。u3为第
三类节点的节点电压，需要ems提供的潮流数据估计其值，表达式为(2)-(4)。式中，y2和y3可以由ems运动终端提供的实时测量数据(注入功率和电压幅值)来表示，y表示线路导纳，u表示电压，i表示电流，z和h都是中间变量，p是有有功功率，q是无功功率。记yi为y2，y3中的任一元素，yi的计算公式如式(5)。
[0102]
使用本技术提出的pmu配置方法，构建虚拟关联矩阵，通过不断地调整pmu的布置位置和数量，直到虚拟关联矩阵ai中没有0元素(即网络完全可以观测)，计算出了电网中pmu使系统完全可观的最少布置数量和最优布置位置，实现了对每个节点的实时监控，大大减少了经济成本。
[0103]
应该理解的是，虽然如上的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0104]
基于同样的发明构思，本技术实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的相量测量单元配置方法的相量测量单元配置装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个相量测量单元配置装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于相量测量单元配置方法的限定，在此不再赘述。
[0105]
在一个实施例中，如图7所示，提供了一种相量测量单元配置装置，包括：拓扑获取模块710、矩阵获取模块720和配置调整模块730，其中：
[0106]
拓扑获取模块710，用于获取系统拓扑；系统拓扑为电力系统中目标网络的结构。
[0107]
矩阵获取模块720，用于在系统拓扑中设置相量测量单元，得到虚拟关联矩阵；虚拟关联矩阵中的各元素为系统拓扑中各节点之间的不可观测度，不可观测度用于指示在当前相量测量单元的设置方案下，各节点的节点电压能否被相量测量单元测量到。
[0108]
配置调整模块730，用于若根据不可观测度判断系统拓扑中存在不能被相量测量单元测量到节点电压的节点，调整相量测量单元的设置方案，直至系统拓扑中的各节点的节点电压均能被相量测量单元测量到，得到目标相量测量单元配置方案。
[0109]
在一个实施例中，相量测量单元配置装置还包括目标方案确定模块，目标方案确定模块用于在矩阵获取模块在系统拓扑中设置相量测量单元，得到虚拟关联矩阵之后，若根据不可观测度判断系统拓扑中的各节点的节点电压均能被相量测量单元测量到，将当前相量测量单元的设置方案作为目标相量测量单元配置方案。
[0110]
在一个实施例中，不可观测度用于指示在当前相量测量单元的设置方案下，各节点的节点电压能被相量测量单元直接测量到、能被相量测量单元间接测量到和不能被相量测量单元测量到。配置调整模块包括第一调整单元和第二调整单元，第一调整单元用于若根据不可观测度判断系统拓扑中存在不能被相量测量单元测量到节点电压的节点，调整相量测量单元的设置方案，直至系统拓扑中的各节点的节点电压均能被相量测量单元直接或间接测量到，第二调整单元用于继续调整相量测量单元的设置方案，直至系统拓扑中的各节点的节点电压均能被相量测量单元直接测量到，得到目标相量测量单元配置方案。
[0111]
在一个实施例中，相量测量单元配置装置还包括电流获取模块，电流获取模块用于在矩阵获取模块在系统拓扑中设置相量测量单元，得到虚拟关联矩阵之后，根据虚拟关联矩阵，将系统拓扑中的节点进行分类，得到第一类节点、第二类节点和第三类节点，根据分类后的节点得到系统拓扑的节点导纳矩阵，获取第一类节点的电压向量、第二类节点的电压向量和第三类节点的电压向量，根据节点导纳矩阵、第一类节点的电压向量、第二类节点的电压向量和第三类节点的电压向量，计算第一类节点的电流向量、第二类节点的电流向量和第三类节点的电流向量。第一类节点为，其节点电压能被相量测量单元直接测量到的节点；第二类节点为，其节点电压能被相量测量单元间接测量到的节点；第三类节点为，其节点电压不能被相量测量单元测量的节点。
[0112]
在一个实施例中，电流获取模块获取第三类节点的电压向量时，具体是通过电能管理系统获取第三类节点的电压向量。
[0113]
在一个实施例中，不可观测度根据系统拓扑中两个节点之间的边数的差值得到。
[0114]
上述相量测量单元配置装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
[0115]
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图8所示。该计算机设备包括处理器、存储器、输入/输出接口(input/output，简称i/o)和通信接口。其中，处理器、存储器和输入/输出接口通过系统总线连接，通信接口通过输入/输出接口连接到系统总线。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储系统拓扑和虚拟关联矩阵。该计算机设备的输入/输出接口用于处理器与外部设备之间交换信息。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种相量测量单元配置方法。
[0116]
本领域技术人员可以理解，图8中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0117]
在一个实施例中，还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
[0118]
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
[0119]
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
[0120]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括
非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(reram)、磁变存储器(magnetoresistive random access memory，mram)、铁电存储器(ferroelectric random access memory，fram)、相变存储器(phase change memory，pcm)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。本技术所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本技术所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
[0121]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0122]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。