考慮負荷靜態特性的電力系統狀態估計方法
2023-06-01 16:52:31 3
專利名稱：考慮負荷靜態特性的電力系統狀態估計方法
技術領域：
發明涉及一種考慮負荷靜態特性的電力系統狀態估計方法，屬於電力系統運行和控制技術領域。
背景技術：
在現代的調度系統中，計算機的高級自動化功能已成為重要的一環。能量管理系 統(energy manage system, EMS)是以計算機為基礎的現代電力調度自動化系統，其帶來 的最根本的改變就是由傳統經驗型調度上升到分析型調度，從而提高了電力系統運行的安 全性和經濟性。隨著電力系統的迅速發展，現代化的調度系統要求能迅速、準確而全面地掌 握電力系統的實際運行狀態，因此EMS得到了廣泛的應用。狀態估計是EMS的重要組成部 分，其結果直接影響電網調度的智能化分析與決策，它是遠動裝置與資料庫之間的重要一 環，在這裡，它提高了數據精度，濾掉了不良數據，補充測點和量測項目的不足，保證電力系 統實時數據的質量與可靠性，進一步提高了電力系統高級在線應用程式的水平和功能。為了確定電力系統的安全與經濟狀況，保證電力系統實時數據的質量就成為進一 步提高計算機在線應用水平的關鍵。隨著電力系統的迅速發展，各負荷點的負荷建模越來 越準確和完善，在此基礎上，本發明利用了負荷電壓特性靜態模型補充了負荷節點注入功 率並應用於狀態估計中，以期提高狀態估計的估計精度，進而提高整個數據系統的質量和 可靠性。狀態估計是利用實時量測系統的冗餘度來提高數據精度，在遠動裝置提高的量測 量基礎上，建立一個加權殘差平方和的目標函數，然後可以期望得到使目標函數最小的狀 態矢量ζ。量測量越多，估計出的狀態量越準確；反之，量測量越少，估計出的狀態量的誤差 就越大，並且在一般量測系統中，量測量估計誤差的方差小於量測誤差方差，表明狀態估計 可以提高量測數據的精度，因此，量測量越多且越準確，對狀態估計的結果效果越好。現代 電力系統中，負荷模型的研究已越來越深入，系統現有負荷節點的負荷模型辨識工作已日 趨完善和準確，考慮負荷靜態模型的電力系統狀態估計方法在負荷靜態模型準確辨識的基 礎上，通過構建零注入功率量測補充原有負荷節點的注入功率量測，並對其賦予較大的權 值。然後，與常規狀態估計程序相結合，由於在狀態估計計算過程中於負荷節點量測時考慮 了其靜態特性，從而最終能夠更精確地估計出系統的狀態變量。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術存在的缺陷提供一種基於負荷電壓 靜態特性模型的電力系統狀態估計方法。本發明為實現上述目的，採用如下技術方案本發明為考慮負荷靜態特性的電力系統狀態估計方法，其特徵在於包括下步驟(1)讀取EMS中的電網數據，包括輸電線路的支路號、首端節點和末端節點編號、 變壓器變比和阻抗、串聯電阻電抗、並聯電導電納；
(2)讀取負荷靜態特性參數，包括基準點穩態運行時負荷有功功率、無功功率及 相應電壓特性指數，負荷靜態特性模型表示如下採用冪函數模型
權利要求
一種考慮負荷靜態特性的電力系統狀態估計方法，其特徵在於包括下步驟(1)讀取EMS中的電網數據，包括輸電線路的支路號、首端節點和末端節點編號、變壓器變比和阻抗、串聯電阻電抗、並聯電導電納；(2)讀取負荷靜態特性參數，包括基準點穩態運行時負荷有功功率、無功功率及相應電壓特性指數，負荷靜態特性模型表示如下採用冪函數模型 P i= P i0 ( ui uN ) pU Q i= Q i0 ( ui uN ) qU 採用二次多項式模型 P i= P i0 [ a p ( ui uN ) 2+ b p ( u i u N )+ c p] Q i= Q i0 [ a q ( ui uN ) 2 +b q ( u i u N )+ c q] (3)初始化，包括對狀態量設置初值、節點次序優化、形成節點導納矩陣、設置門檻值、分配內存；(4)輸入實時量測量z，包括電壓幅值、發電機有功功率、發電機無功功率、部分節點即已辨識出負荷靜態特性模型的節點負荷有功功率和無功功率、線路首端有功功率、線路首端無功功率、線路末端有功功率以及線路末端無功功率；(5)對於已知其靜態特性參數的負荷節點，構建零注入功率量測方程補充原有的負荷節點功率量測方程，考慮負荷靜態特性的零注入量測量表示如下採用冪函數模型 0=- P i0 ( ui uN ) pU + j=1 N u i u j ( Gij cos ij + Bij sin ij ) 0=- Q i0 ( ui uN ) qU + j=1 N u i u j ( Gij sin ij - Bij cos ij ) 採用二次多項式模型 0=- P i0 [ a p ( ui uN ) 2+ b p ( u i u N )+ c p]+ j=1 N u i u j ( Gij cos ij + Bij sin ij ) 0=- Q i0 [ a q ( ui uN ) 2+ b q ( u i u N )+ c q]+ j=1 N u i u j ( Gij sin ij - Bij cos ij ) (6)恢復迭代計數器迭代次數k＝1；(7)由現有的狀態量x(k)計算各量測量的計算值h(x(l))和雅可比矩陣H(x(l))，其中已知負荷靜態模型的負荷節點零注入量測量計算值為採用冪函數模型 h i ( x i ( l ) )=- P i0 ( ui ( l ) uN ) pU + j=1 N u i (l) u j (l) ( Gij cos ij ( l ) + Bij sin ij ( l ) ) h i ( x i ( l ) )=- Q i0 ( ui ( l ) uN ) q U + j=1 N u i (l) u j (l) ( Gij sin ij ( l ) - Bij cos ij ( l ) ) 採用二次多項式模型 h i ( xi ( l ) )=- P i0 [ a p ( ui ( l ) uN ) 2+ b p ( u i (l) u N )+ c p]+ j=1 N u i (l) u j (l) ( Gij cos ij ( l ) + Bij sin ij ( l ) ) h i ( xi ( l ) )=- Q i0 [ a q ( ui ( l ) uN ) 2+ b q ( u i (l) u N )+ c q]+ j=1 N u i (l) u j (l) ( Gij sin ij ( l ) - Bij cos ij ( l ) ) 此類量測對應雅可比矩陣中元素為採用冪函數模型 Pi vi =- P i0 p U ( u i) p U-1 + 1 ui ( Gii ui2 + Pi ) Qi vi =- Q i0 q U ( u i) q U-1 + 1 ui ( - Bii ui2 + Qi ) 採用二次多項式模型 Pi v i =- P i0 [2 a p ( u i u N )+ b p]+ 1 ui ( Gii ui2 + Pi ) Qi v i =- Q i0 [2 a q ( u i u N )+ b q]+ 1 ui ( - Bii ui2 + Qi ) (8)求取狀態修正量Δx(k)，選取並修正狀態量得到x(k+1)； x^ 1 (k) = [ H T ( x ^ ( k ) ) R -1 H ( x ^ ( k ) )] -1 H T ( x ^ ( k ) ) R -1 [z-h ( x ^ ( k ) )] x^ (k+1) = x^ (k) + x^ (k) (9)判斷是否小於收斂標準，如果是，結束計算，否則返回步驟(6)進行第k+1次估計。FSA00000298094000029.tif,FSA000002980940000212.tif
全文摘要
本發明公布了一種考慮負荷靜態特性的電力系統狀態估計方法，提出了在系統負荷模型的已經辨識基礎上進行電力系統狀態估計。首先，利用系統負荷節點上已辨識出的負荷靜態模型，得到表示負荷有功功率和無功功率隨電壓變化的代數方程。接著，通過構建零注入功率量測補充原有負荷節點的注入功率量測，並對其賦予較大的權值。然後，與常規狀態估計程序相結合，最終能更精確地估計出系統的狀態變量。本發明由於在狀態估計計算過程中對於負荷節點量測考慮了其靜態特性，從而提高了狀態估計的精度，而且本發明易於與已有的狀態估計軟體相結合。
文檔編號H02J3/00GK101969198SQ20101050326
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月30日 優先權日2010年9月30日
發明者衛志農, 孫國強, 陸子剛 申請人:河海大學