一种变电站三相无阻抗非线性多源状态估计方法

摘要

本发明涉及一种变电站三相无阻抗非线性多源状态估计方法，属于电力系统运行和控制技术领域。首先进行量测采集，然后将变电站各电压等级各相各无阻抗开关支路形成连通的开关岛，在各开关岛内分别进行无阻抗电压状态估计和无阻抗功率状态估计，再根据功率估计值分别进行坏数据的辨识和开关状态错误辨识，用删除坏数据后的量测量重新进行状态估计。本发明的优点是利用了变电站内高度冗余的多源三相量测信息，对无阻抗开关支路建立量测方程进行三相状态估计，开关状态辨识和遥测坏数据辨识实现解耦，同时将坏数据和开关状态错误解决在变电站层，从而提高了全网状态估计的可靠性。

主权项

1.一种变电站三相无阻抗非线性多源状态估计方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)以T为采集周期，对变电站内各电压等级进行扫描，采集当前时间t₍₀₎时变电站中各电压等级内来自数据采集与监控系统和相量测量系统的量测数据，来自数据采集与监控系统的量测数据有：变电站内各开关上流过的三相电流幅值三相有功功率量测和三相无功功率量测变电站内各节点的三相电压幅值三相注入电流幅值三相注入有功功率量测和三相注入无功功率量测以及变电站内各开关各相的开关状态量测来自相量测量系统的量测数据有：变电站内各节点的三相复电压三相注入复电流三相注入有功功率量测和三相注入无功功率量测其中，上标分别表示第相量测数据；(2)初始化相位，令(3)初始化变电站内第k个电压等级第相各开关和刀闸的状态为闭合，则变电站内第k个电压等级第相各闭合的开关支路为无阻抗开关支路；(4)定义变电站内第k个电压等级第相无阻抗开关支路形成N个连通的开关岛；(5)对变电站内第k个电压等级内第相第n个开关岛进行无阻抗电压状态估计，得出第相第n个开关岛复电压估计值上式中幅值相角其中，m₁是第相第n个开关岛内节点复电压量测的个数，m₂是节点电压幅值量测的个数，和分别是上述节点复电压量测中第i个量测的幅值和相角，是上述节点电压幅值量测中第i个量测，w_magli、w_angi和w_mag2i分别是上述和的权重；(6)设定一无阻抗电压状态估计误差阈值，定义第k个电压等级内第相第n个开关岛内电压量测向量为：其中为所述的节点复电压量测，为所述的节点电压幅值量测，若第i个电压量测与上述开关岛复电压估计值之间正则化残差值最大且该差值大于上述设定的无阻抗电压状态估计误差阈值，则该量测为坏数据，删除该坏数据，重复步骤(5)-(6)，直到各电压量测向量中没有坏数据，且第n个开关岛电压估计幅值为上述相角为上述(7)计算上述第k个电压等级的第相第n个开关岛内各节点注入视在功率平方伪量测及各开关支路视在功率平方伪量测视在功率平方伪量测的求解如下：其中，为第相第n个开关岛内各节点注入电流幅值量测，为第相第n个开关岛内各开关支路电流幅值量测，为上述第n个开关岛电压幅值估计值；(8)以第相第n个开关岛内无阻抗开关支路上有功功率和无功功率为状态量设上述第k个电压等级内第相第n个开关岛内状态量初值为相应的各无阻抗开关支路上有功功率和无功功率量测，即定义第相第n个开关岛内线性量测向量为：非线性量测向量为：则上述第k个电压等级第相第n个开关岛内量测向量(9)设迭代次数的初始值count＝0，将上述作为已知量，作为状态量初值，对各无阻抗开关支路建立量测方程进行无阻抗功率状态估计，得到第k个电压等级内第相第n个开关岛内各无阻抗开关支路上功率估计值无阻抗功率状态估计迭代方程如下：其中是无阻抗功率状态估计迭代修正量，W是变电站自动化系统中量测的权重矩阵，为非线性部分量测函数，雅可比矩阵通过量测方程得到，其中线性部分量测方程为：上式中A_KCL是第k个电压等级内第相第n个开关岛无阻抗电网中的节点-支路关联矩阵，I为单位矩阵，r_l为线性部分量测误差矢量，非线性部分量测方程为：上式中，r_nl是非线性部分量测的误差矢量，为非线性部分量测函数：上式中，分别为状态量的有功功率部分和无功功率部分，P_inj，Q_inj分别为由开关上功率状态量求得的各节点注入有功功率和无功功率：计算得到非线性部分量测方程的雅可比矩阵H_nl：(10)使迭代次数count＝count+1，设定一个无阻抗功率状态估计迭代精度ε，当上述状态估计迭代修正量时，重复步骤(9)-(10)，当时，迭代结束，设 定一迭代次数门槛值countmax，若迭代次数count＜countmax，状态估计收敛，得到第相第n个开关岛内各无阻抗开关支路上功率状态量最终估计结果并进入步骤(11)，若count≥countmax，状态估计发散，重复步骤(1)-(10)；(11)根据上述计算结果，求解式以得到估计后的第相量测量的估计值设定一个无阻抗功率状态估计误差阈值，将上述第k个电压等级第相第n个开关岛内量测向量中第i个量测值与上述估计后的第相第i个开关上的量测量估计值进行比较，若两者正则化残差值最大且该差值大于设定的无阻抗功率状态估计误差阈值，则该量测为坏数据，删除该坏数据，置该量测的权重w_i＝0，重复步骤(9)-(11)，直到各量测量中没有坏数据；(12)设定一个估计阈值，将上述第k个电压等级内第相第n个开关岛内各无阻抗开关支路上的视在功率估计值与估计阈值进行比较，若第i个开关视在功率估计值x_cbi大于估计阈值，则该开关的估计状态为闭合状态，若第i个开关视在功率估计值x_cbi小于估计阈值，则该开关的估计状态为断开状态；将比较得到的第i个开关的估计状态与上述第i个开关开合状态量测进行比较，若开关的估计状态与上述开合状态量测值不一致，则该开关的开合状态量测为坏数据，将开合状态量测替代为开关的估计状态，若开关的估计状态与上述开合状态量测一致，则保持开关状态量测不变，重复步骤(5)-(12)，直到所有开关岛状态估计完成则转入步骤(13)；(13)根据上述开关岛状态估计结果，重新确定第k个电压等级第相内各开关状态，开关闭合的支路为无阻抗开关支路，重复步聚(4)-(13)，重新形成开关岛并进行第二次状态估计，完成第二次状态估计后，进入步骤(14)；(14)上述步骤完成对相状态估计后，令重复步骤(3)-(14)，对b，c两相分别进行状态估计，完成三相状态估计后，转入步骤(15)；(15)当此电压等级状态估计完成之后，进入下一个电压等级进行状态估计，重复步骤(2)-(15)，直到完成所有电压等级状态估计；(16)将当前采集时间t₍₁₎与t₍₀₎进行比较，当t₍₁₎-t₍₀₎大于上述采集周期T时，重复步骤(1)-(16)。