电力系统调度自动化7章节EMS5状态估计.ppt

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1、电力系统调度自动化7章节EMS5状态估计 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望电力系统状态估计必要性 SCADA数据不齐全 SCADA数据不精确 受干扰时出现错误数据12/6/2022page2North China Electric Power University状态估计定义定义：利用实时量测系统的冗余度，提高精度和自动排除随机干扰所引起的错误数据，估计出系统运行状态。70年代初期，Larson和Debs在绑那维尔电力公司展开卡尔曼逐次滤波状态估计的

2、研究1970年F.C.Schweppe等提出电力系统最小二乘状态估计算法12/6/2022page3North China Electric Power University状态估计的作用1、降低量测系统投资，少装测点2、计算出未测量的电气量3、利用量测系统的冗余信息，辨识坏数据，同时提高量测数据的准确性重点重点12/6/2022page4North China Electric Power University状态估计-坏数据的检测与辨识l量测预处理、拓扑错误辨识、遥测坏数据的检测和辨识n量测预处理：去掉明显的坏数据n拓扑错误辨识：找出开关、刀闸的状态错误n遥测坏数据的检测和辨识l采用估计-

3、检测和辨识-再估计-再检测和辨识的迭代模式12/6/2022page5North China Electric Power University拓扑错误辨识l找出开关、刀闸的状态（遥信）错误l利用遥测量有无及测值大小信息推断电气设备的连通情况，从而得出遥信错误信息l一般在估计计算前进行拓扑错误辨识12/6/2022page6North China Electric Power University拓扑错误辨识线路两端潮流合理而一端开关错开12/6/2022page7North China Electric Power University状态估计-提高测量准确性AV10伏10欧n哪个对？哪个对

4、？l一个例子一个例子:l(见右图见右图)l已知电阻已知电阻10欧姆，欧姆，V=9.8伏，伏，I=1.05A，确定估，确定估计电流。计电流。12/6/2022page8North China Electric Power University最小二乘法（最小二乘法（LS）12/6/2022page9North China Electric Power University量测方程量测方程式(1)为线性条件下,式(2)为非线性条件下Zm1维量测矢量xn1维状态矢量,vm1维量测误差矢量H量测矩阵（mn）h(.)非线性量测函数（m1）(1)(2)12/6/2022page10North China

5、Electric Power University量测方程的特点特点1：方程个数m大于状态变量的个数n特点2：多余m-n个方程为矛盾方程，找不到常规意义上的解，只能用拟合的方法求在某种估计意义上的解12/6/2022page11North China Electric Power University方法1：最小二乘估计n满足上述目标的满足上述目标的 称为称为x的最小二乘估计值的最小二乘估计值n对量测方程对量测方程建立目标函数，求极小值建立目标函数，求极小值12/6/2022page12North China Electric Power Universityl测量值：nI=1.05A=1.0

6、5p.u.，nU=9.8V=0.98p.u.,nP=9.6W=0.96p.u.l量测方程：nZ1=x+v1nZ2=Rx+v2nZ3=Rx2+v3l状态量x为电流I12/6/2022page13North China Electric Power Universityn令l目标函数：Min.J(x)=(1.05-x)2+(0.98-x)2+(0.96-x2)212/6/2022page14North China Electric Power Universityl状态的估计值状态的估计值x=0.9917l量测的估计值：量测的估计值：l 电流电流I=x=0.9917p.u.=0.9917Al 电压

7、电压U=Rx=0.9917p.u.=9.917Vl 有功有功P=Rx2=0.9835p.u.=9.835Wl量测容余度提高后，电流量测的估计误差：量测容余度提高后，电流量测的估计误差：真值量测值误差估计值真值量测值误差估计值 误差误差 估计值估计值 误差误差.05 0.05 1.015 0.015 0.9917 -0.0083 例例 例例12/6/2022page15North China Electric Power University方法2：加权最小二乘估计W=diag(W1,W2,Wm)新目标函数：新目标函数：若事先知道量测值的精度，可给精度高的仪表若事先知道量测值的精度，可给精度高的

8、仪表赋较大的权值，以提高估计精度赋较大的权值，以提高估计精度12/6/2022page16North China Electric Power University12/6/2022page17North China Electric Power University电气量电流I(误差)直接测量值0.05A非加权估计0.015A加权估计0.0103A上例中设真值为I=1A，U=10V，P=10W12/6/2022page18North China Electric Power University其他方法lNewton法l快速P-Q解耦法l正交变换解法l12/6/2022page19North

9、 China Electric Power UniversityNewton法解非线性方程组问题l叠代格式 雅可比矩阵x0 x1x2x3f(x)xyf(x0)x=-f(x0)/l一般非线性方程一般非线性方程 f(x)=012/6/2022page20North China Electric Power University状态估计问题l目标函数量测Jacobian矩阵Markov估计l求解12/6/2022page21North China Electric Power University状态估计问题l用牛顿法求解在x0附近泰勒展开，忽略二次以上的项：牛顿法状态估计迭代格式：牛顿法状态估计迭

10、代格式：12/6/2022page22North China Electric Power University状态估计的流程12/6/2022page23North China Electric Power University状态估计与潮流计算的关系1、潮流计算是状态估计的一个特例2、状态估计用于处理实时数据，或者有冗余的矛盾方程的场合3、潮流计算用于无冗余矛盾方程的场合4、在线应用中，潮流计算在状态估计的基础上进行，也就是说，由状态估计提供经过加工处理过的熟数据，作为潮流计算的原始数据。12/6/2022page24North China Electric Power University12/6/2022page25North China Electric Power University状态估计对SCADA的要求l量测有一定的冗余度l量测配置合理l开关/刀闸的状态基本正确l实时信息的同时性较好12/6/2022page26North China Electric Power University