一种电力系统状态估计方法
【专利摘要】本发明属于电力系统运行与控制【技术领域】，尤其涉及一种基于插值矩阵的含相角量测装置(Phasor?Measurement?Unit-PMU)的电力系统状态估计方法。本发明将SCADA量测更新的间隔期间通过PMU插值得到的区域U状态等效为区域U的先验状态信息，并在每次PMU采样时刻都对此先验状态信息进行不断的更新，直到下一时刻的SCADA和PMU量测同时到达时，插值矩阵更新，从而进一步计算出区域U各个节点的实时运行状态，这样就充分兼顾了PMU量测精度高、采样速度快的优点，能够更为准确和实时的追踪系统的运行状态。
【专利说明】一种电力系统状态估计方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统运行与控制【技术领域】，尤其涉及一种基于插值矩阵的含相角量测装置(Phasor Measurement Unit-PMU)的电力系统状态估计方法。
【背景技术】
[0002]自从1970年Schweppe首次将状态估计引入电力系统以来，电力系统状态估计已经成为电网能量管理系统和在线决策稳定控制系统的重要组成部分，其主要功能是从含有误差的遥测数据中(有功和无功注入量测、有功和无功潮流量测、电压和电流量测)获得系统当前状态的最佳估计，为电力系统实现在线分析和控制提供实时准确的运行数据。目前，电力系统状态估计的这些遥测数据主要来源于SCADA (数据采集与监控系统)，并且这些数据会每隔2-10秒更新一次。但是，这些系统量测信息往往都是通过远动装置传送到调度中心，而远动装置的误差以及传送过程中各个环节的误差使得迭代求解出来的电压、相角等状态量的精度难以得到保证。近年来，基于全球卫星定位系统的PMU逐步应用于电力系统中，该装置具有采集量测数据快(几十到几百毫秒采样一次)，能测量相角信息并且量测数据精度比SCADA高等优点。充分利用PMU的优点并融合传统的SCADA量测使得电力系统状态估计的估计精度得到提高并且将实时监测系统的动态运行情况变成为可能。
[0003]虽然融合PMU和SCADA量测的状态估计算法越来越受到重视并且已经取得一些前期成果，但是这些算法还是存在如下问题:
[0004]当系统发生短路(三相或者单相接地短路等)情况时，这些算法不能有效地跟踪系统中各个节点的电压或者相角的暂态变化情况，尤其是PMU不能直接观测到的节点的电压或者相角的暂态变化情况；
[0005]当系统经历大扰动(短路、负荷突变或者线路参数错误)情况时，算法的鲁棒性较差，甚至会出现算法不收敛的情况；
[0006]算法中量测权重的分配按照经验给出，并不能反映系统动态情况下量测误差的变化，导致权重分配不合理，影响估计的精度；
[0007]单纯地将SCADA量测和PMU量测结合到系统的量测方程中，这样做只是利用到了PMU量测精度高的优点而忽略了 PMU量测采用速率快，更能反映系统动态变化的优点。
【发明内容】
[0008]本发明为克服现有技术的不足，提出了一种电力系统状态的估计方法，该方法通过引入插值矩阵，兼顾了 SCADA和PMU量测量的采样速率，能够将处于稳态运行或者经历扰动的系统的PMU不能直接观测但是可以通过SCADA观测的区域的实时电压和相角量测插值计算出来，本发明还引入一个动态权重分配函数来提高系统的鲁棒性、收敛性和状态估计的精度。
[0009]本发明的目的通过以下步骤实现:
[0010]S1、在电网中配置PMU，同时对电网进行划分，具体如下:[0011]S11、在发电机和一级、二级负荷节点处安装PMU，其中，一级、二级负荷的定义参见《民用建筑电气设计规范》；
[0012]S12、根据Sll所述PMU的配置情况将电网划分为PMU可观测区域和PMU不可直接观测但SCADA可观测区域，其中，PMU可观测区域记作区域0，PMU不可直接观测但SCADA可观测区域记作区域U，N0为区域O的节点数，Nu为区域U的节点数，电网中总节点数为N =
No+Nu ；
[0013]S2、读取电网的数据信息，所述数据信息包括:区域O的网络参数、拓扑结构和线路阻抗，区域U的网络参数、拓扑结构和线路阻抗；
[0014]S3、根据S2所述电网中的数据信息并结合形成电力系统中相应的节点导纳矩阵和支路_节点关联矩阵；
[0015]S4、读取电网的SCADA量测配置信息，所述SCADA量测配置信息包括:节点电压幅值量测、节点电流幅值量测、节点功率注入量测和线路潮流量测；
[0016]S5、计算插值矩阵H°，所述插值矩阵H°由S3所得的节点导纳矩阵经插值处理得到，具体插值处理方法如下:
[0017]S51、电力系统通用节点电流方程为[Ibus] = [YbuJ.[EbuJ，其中，Ibus是节点注入电流向量，Ybus是节点导纳矩阵，Ebus是节点电压向量；
[0018]S52、根据S12所述电网划分将节点导纳矩阵分为区域O节点自导纳矩阵Y00,区域O节点互导纳矩阵YTO，区域U的自导纳矩阵Ymi,连接区域O和区域U的互导纳矩阵Yuq ；
[0019]S53、得到节点电流方程
【权利要求】
1.一种电力系统状态估计方法，其特征在于，包括以下步骤: . 51、在电网中配置PMU’同时对电网进行划分，具体如下: .511、在发电机和一级、二级负荷节点处安装PMU，其中，一级、二级负荷的定义参见《民用建筑电气设计规范》; . 512、根据Sll所述PMU的配置情况将电网划分为PMU可观测区域和PMU不可直接观测但SCADA可观测区域，其中，PMU可观测区域记作区域O，PMU不可直接观测但SCADA可观测区域记作区域为区域O的节点数，Nu为区域U的节点数，电网中总节点数为N = N0+^ ； .52、读取电网的数据信息，所述数据信息包括:区域O的网络参数、拓扑结构和线路阻抗，区域U的网络参数、 拓扑结构和线路阻抗； . 53、根据S2所述电网中的数据信息并结合形成电力系统中相应的节点导纳矩阵和支路-节点关联矩阵； . 54、读取电网的SCADA量测配置信息，所述SCADA量测配置信息包括:节点电压幅值量测、节点电流幅值量测、节点功率注入量测和线路潮流量测； .55、计算插值矩阵H°，所述插值矩阵H0由S3所得的节点导纳矩阵经插值处理得到，具体插值处理方法如下: .551、电力系统通用节点电流方程为[IbuJ= [Ybus].[Ebus]，其中，Ibus是节点注入电流向量，Ybus是节点导纳矩阵，Ebus是节点电压向量； . 552、根据S12所述电网划分将节点导纳矩阵分为区域O节点自导纳矩阵YTO，区域O节点互导纳矩阵YOT，区域U的自导纳矩阵Yuu,连接区域O和区域U的互导纳矩阵Yuq ； . 553、得到节点电流方程
2.根据权利要求1所述的一种电力系统状态估计方法，其特征在于:将输电线等效为典型η型电路，S4所述SCADA量测采用的量测函数包括: 典型η型等效电路不含非变压器支路时节点i的有功注入量测函数
3.根据权利要求1所述的一种电力系统状态估计方法，其特征在于:S63所述λ= I。
4.根据权利要求1所述的一种电力系统状态估计方法，其特征在于:S8所述运行点发生变化是由拓扑变化即线路断开或者是由节点负荷突变造成。
【文档编号】G06F19/00GK103972884SQ201410166675
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2014年4月24日
【发明者】张葛祥, 赵俊博 申请人:西南交通大学