基于pmu的状态估计研究

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1、基于PMU的状态估计研究1绪论1.1电力系统状态估计研究的背景意义随着电力系统的迅速发展，现代电网的结构和运行方式日趋复杂，大容量、远距离联网输电的时代已经到来，所带来的社会及经济效益是显而易见的，但同时一系列运行及技术难题也突显出来。为确保电网能够安全、平稳地运行，电力系统对能量管理中心的自动化程度提出更高的诉求，要求能够快速、精准、直观地反映电网的实时状态，对可能出现的运行趋势进行分析和预测；及时发现系统中各种潜在的风险，提出相应的调整方案，从而保证电网经济、可靠地运行。计算机作为为能量管理系统中主要工具，通过对监测系统上传

2、数据的分析计算为高级在线应用程序提供数据支撑。调度人员可以根据高级在线应用程序的分析结果判断电网运行的状况、调整系统的结构及运行方式，使电网安全、经济、可靠运行。因此，建立可靠的实时量测数据库是进一步提高系能量管理系统在线应用的关键。通常有两种方法可以建立完善、可靠量测信息数据库：一是通过增加量测装置数量，并提高装置的采样频率、精度及传输系统的可靠性，从硬件角度来实现；二是利用状态估计算法对已有量测信息进行滤波，从软件角度，对现有数据进行补充和修正。增加量测设备会导致投资增加，而提高设备精度则会在技术上付出较大代价。如果能够在现

3、有硬件设备的基础上对量测信息进行估计，则可以有效利用现有监测设备的潜力。既节省了投资，又实现了建立完整可靠数据库的目标。状态估计是处理量测数据、建立完整可靠数据库的重要手段。它利用量测数据之间内在的联系，从数学的角度对量测量进行滤波，给出最可能的结果。该方法被广泛应用于监测控制系统中[2]，在电网稳态分析中状态估计主要是是针对系统实时状态，通过对量测信息的处理获取当前时刻系统的运行态势。因此从本质上讲，状态估计是一种扩大的潮流计算，它与潮流计算的区别在于量测的种类和数目不同，除此以外，潮流计算是满秩方程，方程数和未知数相同，而状

4、态估计则是超定方程，不能求出精确解，只能给出满足要求的近似解[1]。........1.2电力系统状态估计的作用电力系统状态估计的功能可以概括为两大类，一是检测系统量测信息中的不良数据，对带有误差的信息进行修正，增强量测数据的可靠性；二是对量测信息进行推算，估计出无法测量的系统信息，如节点相角，完善系统量测信息。总体说来，电力系统状态估计是根据系统的量测信息和网架结构、参数，对系统运行态势进行感知，即求出系统节点电压相量，节点注入功率等，并由此建立相对可靠、完善的系统状态信息数据库，为电力系统调度的高级在线应用提供数据支撑。图1

5、.1是电网量测系统和调控中心工作流程示意图，从图中能够直观了解到状态估计上是量测信息进入数据库的中间环节，它对量测系统上传数据进行处理后送入调度中心数据库。其主要功能包括以下几个方面[1]：(1)提高量测信息精度及可靠性。遥测系统上传的数据中通常包含量测误差，因此被称为生数据，状态估计可以对这些含有误差的生数据进行处理，依据最优估计准则，求出系统最有可能的运行状态，去除或修正不良数据。(2)对不能直接测量的电气量进行估算，补充量测信息。利用已知测量和网络参数可以通过电力系统网络方程，对某些不能直接测量的电气量进行推算，如节点电压

6、相角，从而完善量测信息。(3)辨识开关状态。状态估计可以根据量测信息修正偶尔出现的开关状态错误，确保数据库中的结线方式正确。..........2电力系统状态估计理论基础2.1电力系统状态估计数学模型如图2.1所示，在已知系统量测信息和网络拓扑参数的前提下，电力系统状态估计可以获得系统更加可靠的运行参数，并对错误的量测信息进行辨识。电网络参数，主要指电力系统中结构参数，包括支路阻抗和电压器阻抗及变比。在正常运行中，系统结构参数基本不发生变化，可以通过查询获知。但是有载调压变压器的变比和无功补偿电容是随着系统的运行状态变化的。通常

7、情况下，系统的模型参数都是无偏差的，但是出于某些因素的影响，可能无法得到准确的系统参数，此时可以估计网络的正确参数，网络接线状态，即网络拓扑结构，随着网络中开关的投切而发生变化。网络结线状态可以通过结线分析程序对开关的遥测信息进行分析获得。通常情况下，系统的接线状态是无偏差的，但是遥信系统出现故障时，将导致系统接线状态偏差。SCADA量测量主要有七种，包括：节点的电压幅值、有功注入功率和无功注入功率以及支路两端的有功潮流和无功潮流。引入PMU量测信息后，节点电Pv压相角可以作为直接量测量。这八种量测量在极坐标下的量测方程如下：状

8、态估计评价模型是从概率角度对算法的有效性及量测的配置进行评估，有助于对算法的改进。......2.2经典状态估计算法简介加权最小二乘法是静态状态估计的基础，因为估计结果质量高，可以作为基准与其他状态估计算法进行对比。快速分解状态估计算法的简化假设条件[1]：(1