电力系统状态估计中相量量测应用及直流模型处理问题

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2、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。(保密论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：参劾唾导师签名训日期：砂牛c7山东文学博士学位论文摘要电力系统状态估计为电力系统在线分析和控制功能提供电网实时工况，状态估计的性能直接影响分析的准确性和控制的效果。电网互联和电力市场化不仅使电力系统运行的复杂性和不可预知性增大，而且对分析和决策的准确性以及控制效果提出了更高要求，这就要求状态估计能够提供及时、准确、全面的电网实时工况。实时状态估计通过数据处理技术，滤除实时量测数据误差，获得最接近于系统真实状态的最佳估计值，量测数量、质量以及配置情况都会影

3、11向状态估计的性能。传统状态估计主要基于监控和数据采集(SCADA--supervisorycontrolanddataacquisition)系统提供的遥测量。随着相量测量装置(PMu—p11asorirleaSUrglrlentunit)在电网中的推广应用，PMU量测己成为电力系统重要的数据源之一。PMU量测具有精度高、全网严格同步、更新周期短等优点，并实现了节点状态直接可测。由于成本原因，当前PMU配置还不能保证电网可观。如何在状态估计中有效利用PMU量测是当前必须面刑和解决的问题。直流输电技术在远距离输电和电网互联中具有独特优势，在

4、电力工业中得到了越来越广泛地应用，尤其将在我国西电东送和全国联网中起主导作用，交直流互联系统将会越来越多，而当前的状态估计算法还无法有效的考虑直流模型，研究快速可靠的交直流系统状态估计算法具有重要的理论和工程应用价值。本文主要针对PMU量测在状态估计中的应用以及交直流系统状态估计问题进行研究。PMU可以直接测量节点状态相量，如果PMU配置能使系统可观，则不需要进行状态估计。但是当前PMU配罱不可能使系统可观，并且在相当长的时间内还难以实现PMU的可观配置。本文对各种利用PMU量测的状态估计模型进行分析，提出当前可行的研究思路：集成PMU量测和

5、SCADA量测，共同应用于非线性状态估计，利用PMU量测特性来改善状态估计性能，从而明确了深入研究的方向，促进了PMU量测的工程应用。在非线性状态估计中，利用PMU电压相量量测较方便，但直接利用PMU电流相量量测存在困难。本文提出两种利用PMU电流相量量测的新方法：把支路电流相量量测等效变换为支路功率量测；把支路电流相量量测等效变换为相关节点电压相量量测，从而使所有PMU量测都能在状态估计中得到有效利用。PMU可以直接测量所在节点状态量，并且PMU相关节点的状态量也可以直接推算出来，因此配置PMU后，会形成状态可观测的局部区域。本文充分利用山

6、东大学博士学位论文该PMU量测特性，提出在非线性状态估计中利用PMU量测的另一种模型：在估计运算中直接把PMU节点状态量测值及PMU相关节点状态推算值作为估计值，并对该模型进行深入研究和仿真，指出该模型可以降低估计系统规模，捉高估计方程的数值稳定性和迭代收敛速度，但由于PMU量测也存在误差，陔模型不一定会提高估计精度。本文首次提出非线性估计和线性估计结合的二次估计模型：首先把PMU节点的状态量测值及PMU相关节点的状态推算值作为估计值进行非线性估计，然后再利用非线性估计结果和PMU量测进行线性估计。该模型在利用PMU量测提高状态估计收敛速度的

7、同时，可以进一步利用PMU量测来提高估计精度；在当前PMU不可观配置的情况下，这种模型可以作为从非线性估计到线性估计的过渡。传统分布式状态估计由于边界量测冗余度低，使边界节点估计精度低，边界量测坏数据不易辨识，并且在子系统参考节点协调时给全网估计值引入较大误差。本文首次把PMU量测应用于分布式估计，提出PMU量测新的应用领域：基于PMU量测进行子系统参考节点协调，并通过在子系统边界节点配置PMU，把PMU节点的状态量测值及PMU相关节点的状态推算值作为估计值，使予系统相互之间完全解耦，从而提高边界量测坏数据辨识能力。研究和仿真表明：利用PMU

8、量测的分布式估计模型的估计精度和边界量测坏数据辨识能力都优于传统分布式估计模型。PMU测点配置情况会影响状态估计的性能。本文基于PMU量测在状态估计中的两种利用模型