05电力系统状态估计概述.pptx

现代电力系统分析西南交通大学电气工程学院第5讲 电力系统状态估计概述什么是状态估计？状态估计也称为“滤波”，利用实时量测系统的冗余度来提高数据精度，自动排除随机干扰所引起的错误信息，估计或预报系统的运行状态(轨道)发展首先应用于宇宙飞船、卫星、导弹、潜艇和飞机的跟踪、导航与控制中；从卡尔曼滤波开始(20世纪60年代)；1968年，丰田淳一提出用卡尔曼滤波方法做负荷预报和水库来水预报；1969，MIT的许怀丕提出基本加权最小二乘法状态估计。发展同时期，美国邦那维尔电力系统(BPA)的R.E.Larson等人提出卡尔曼逐次估计算法。美国电力公司的J.F.Dopazo等人提出量测变换状态估计算法，于1975年投入运行。国内从1977年开始电力系统状态估计的研究工作。实时数据的误差与不良数据现代电力系统的输入量来源于各种测量设备，包含有各种噪声，即系统每一个输入变量都存在一个未知的噪声变量。电力系统量测误差：测量装置误差(VT, CT)变换器误差模/数转换误差数据传送过程误差…良好校对的量测系统误差呈正态分布正常量测条件下99.73%量测误差在±3σ的范围内；误差大于±3σ的量测值可认为是不良数据，但实际中所采用的不良数据的界限要远大于±3σ的标准，一般为±(6~7)σ以上电力系统状态估计的用途对给定的系统结构及量测配置，在量测量有误差的情况下，估计出系统的真实状态----各母线上的电压相角与模值及各元件上的潮流。对生数据进行不良数据的检测与辨识，删除或改正不良数据，提高数据系统可靠性。推算出完整而精确的电力系统各种电气量。相当于补充了量测量。状态估计为建立一个高质量的数据库提供数据信息，以便于进一步实现在线潮流、安全分析及经济调度等功能。 静态估计与动态估计动态估计按运动方程，以某一时刻的测量数据作为初值进行下一个时刻状态量的估计，称为动态估计。电力系统实际上是个动态系统，运行过程中存在某些参数、系统结构以及部分测量的不确定性。(模糊，优化问题搜索算法)静态估计仅根据某时刻测量数据，确定该时刻的状态量估计，称为静态估计。电力系统状态估计与潮流的区别常规潮流常规潮流计算程序的输入通常是负荷母线的注入功率P、Q，以及电压可控母线的P、|V|值，一般是根据给定的n个输入量测量z求解n个状态量x，而且满足以下条件： z =h(x) (1)其中，h(x)是以状态量x及导纳矩阵建立的量测函数向量。量测个数与状态量个数一致，因此，哪怕这些输入量z中有一个数据无法获得，常规的潮流计算也无法进行。当一个或多个输入量z中存在粗差(gross error，又称不良数据)时，也会导致潮流计算结果状态量x出现偏差而无用。 电力系统状态估计与潮流的区别状态估计在实际应用中，可以获取其它一些量测量，譬如线路上的功率潮流值P、Q等，这样，量测量z的维数m总大于未知状态量x的维数n。 由于量测量存在误差，式(1) 将变成 z =h(x)+v (2)其中 z是观测到的量测值， v是量测误差。式(2)可以理解成：如果以真实的状态向量x构成测量函数h(x)，则量测真值还要考虑加上量测噪音v的影响后，才是观测到的量测值z。 从计算方法上，对状态估计模型式(2)，采用了与常规潮流完全不同的方法，一般根据一定的估计准则，按估计理论的处理方法进行计算。 电力系统状态估计主要功能与运行周期主要功能网络结线分析（又称网络拓扑）可观测性分析； 状态估计计算不良数据检测与辨识变压器抽头估计量测配置评价优化 量测误差估计等运行周期电力系统状态估计功能在EMS系统中是以一个（组）程序模块功能实现的。在实际应用中状态估计的运行周期是1-5分钟，有的甚至达到数十秒级。 网络结线分析 网络结线分析又称网络拓扑（NETWORK TOPOLOGY）。网络结线分析：根据逻辑设备的状态及连接关系产生电网计算用的母线和网络模型，并随之分配量测量和注入量等数据。结线分析是状态估计计算的基础结线分析也可以用于调度员潮流，预想事故分析和调度员培训模拟等网络分析应用软件。 网络结线分析 网络拓扑分析了每一母线所连元件的运行状态(如带电、停电、接地等)及系统是否分裂成多个子系统 网络拓扑可分为系统全网络拓扑和部分拓扑 在状态估计重新启动时或开关刀闸状态变化较大时，使用系统全网络拓扑 以后则对变位厂站进行部分拓扑 可观测性与量测配置状态估计计算是在特定的网络结线及量测量配置情况下进行的，在计算之前，应当对系统量测是否可以在该网络结线下进行状态估计计算加以分析 当收集到的量测量通过量测方程能够覆盖所有母线的电压幅值和相角时，则通过状态估计可以得到这些值，称该网络是可观测的 。研究的主要问题：分析系统可观测性当系统不可观测时，决定是否存在一个小于原网络的较小网络范围，可以进