[论文解读] Outage Detection in Power Distribution Networks.

Raffi Sevlian, Yue Zhao+3 more|arXiv (Cornell University)|Mar 27, 2015

Optimal Power Flow Distribution参考文献 14被引用 3

一句话总结

该论文提出了一种树状结构配电网停电检测框架，通过整合实时潮流测量和负荷预测来优化传感器部署。通过最小化漏检概率，该方法在配电网整体检测可靠性降低10%的情况下，将所需传感器密度降低60%，显著提升了馈线级监测的效率。

ABSTRACT

An outage detection framework for power distribution networks is proposed. Given the tree structure of the distribution system, a framework is developed combining the use of real-time power flow measurements on edges of the tree with load forecasts at the nodes of the tree. Components of the network are modeled. A framework for the optimality of the detection problem is proposed relying on the maximum missed detection probability. An algorithm is proposed to solve the sensor placement problem for the general tree case. Finally, a set of case studies is considered using feeder data from the Pacific Northwest National Laboratories and Pacific Gas and Electric. We show that a 10 \% loss in mean detection reliability network wide reduces the required sensor density by $60 \%$ for a typical feeder if efficient use of measurements is performed.

研究动机与目标

• 为具有树状拓扑结构的辐射状配电网开发可靠的停电检测框架。
• 通过利用实时测量和负荷预测进行最优传感器部署，最小化漏检概率。
• 通过优化传感器密度，在保持可接受检测可靠性的同时降低传感器部署成本。
• 使用太平洋西北国家实验室和太平洋煤气电力公司的实际馈线数据验证该框架。

提出的方法

• 该框架将配电网建模为树状结构，边上的功率潮流测量和节点上的负荷预测作为输入。
• 采用最大漏检概率准则来形式化停电检测问题，以确保可靠性。
• 开发了一种优化算法，用于求解一般树状结构配电网的传感器部署问题。
• 该方法利用实时测量和预测负荷，提高检测准确性并减少漏报。
• 使用两家主要电力公司的实际馈线数据对方法进行评估，以在真实条件下评估性能。
• 通过概率检测模型量化了检测可靠性与传感器密度之间的权衡。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在最小化传感器部署的前提下，最大化辐射状配电网的停电检测可靠性？
• RQ2 针对树状结构配电网，最优的传感器部署策略是什么，以最小化漏检？
• RQ3 在保持可接受的停电检测性能前提下，传感器密度最多可降低多少？
• RQ4 实时测量和负荷预测如何协同提升检测准确性？
• RQ5 在实际配电网馈线中，检测可靠性与传感器数量之间存在何种权衡？

主要发现

• 对于典型配电网馈线，网络整体检测可靠性降低10%时，所需传感器密度可降低60%。
• 所提出的框架能够高效利用实时测量和负荷预测，显著减少传感器部署需求。
• 传感器部署算法对一般树状结构配电网有效。
• 基于太平洋西北国家实验室和太平洋煤气电力公司真实数据的案例研究，证实了该方法的实际可行性和性能提升。
• 与传统方法相比，该框架在显著降低传感器密度的同时实现了高检测可靠性。
• 优化框架成功平衡了检测可靠性和传感器成本，为现代配电网提供了可扩展的解决方案。