基于扩展不确定度的电力系统状态估计结果评价方法

摘要

基于扩展不确定度的电力系统状态估计结果评价方法属于电力系统状态分析计算领域，其特征在于，根据国际《测量不确定度评定与表示》，确定各测点的扩展不确定度，基于该扩展不确定度，构造了测点正常率η指标、η2/3指标、η1/3指标，再利用这些指标对根据量测值进行状态估计计算得到的各个结果进行评价，选择这些指标更大的状态估计结果输出。本发明具有合理性、实用性和可推广性。

主权项

1.基于扩展不确定度的电力系统状态估计结果评价方法，其特征在于，所述方法是在调度中心的一个电力系统状态估计结果评价计算机上依次按以下步骤实现的：步骤(1)，所述电力系统状态估计结果评价计算机从能量管理系统中获得电力系统的网络参数，包括：输电支路的各支路号、首节点编号、末节点编号、串联电阻值、串联电抗值、并联电导值、并联电纳值、以及变压器的变比值和阻抗值；步骤(2)，从数据采集和监视系统SCADA的网络数据服务器获得遥测量测值和遥信量测值，其中：遥测量测值包括：电压幅值、发电机有功功率、发电机无功功率、负荷有功功率、负荷无功功率、支路首端有功功率、支路首端无功功率、支路末端有功功率、支路末端无功功率、支路电流幅值；遥信量测值包括：开关、刀闸开合状态以及变压器分接头位置，开关或刀闸闭合的量测值为1，断开的量测值为0；步骤(3)，构造计算模型；步骤(3.1)，遍历各开关、支路、变压器、发电机，以及电容器、负荷端口各节点，根据得到的各开关量把电网中通过闭合的开关或刀闸连接在一起的节点称为计算用节点；步骤(3.2)，把步骤(2)得到的各计算用节点的电压幅值、发电机有功功率、发电机无功功率以及负荷有功功率、负荷无功功率的量测值按以下方法分配到对应的所述计算用节点上：若所述计算用节点上有多个电压幅值量测值，则取平均值作为一个电压幅值量测值；只有所述计算用节点上所有的发电机和负荷都有功率量测时，才能把发电机功率减去负荷功率作为该计算用节点上的注入功率量测值；把各计算用节点上的电压幅值、各计算用节点上的注入功率以及各支路上的潮流这些量测量定义为测点；步骤(4)，从数据库中获取测量不确定度信息，其中包括：测点序号、量测量、标准差以及扩展不确定度U；步骤(5)，基于步骤(1)和步骤(2)得到的数据，运行调度中心的n套状态估计软件，得到n组实时状态估计结果x¹，x²，…，xⁿ，所述实时状态估计的状态变量为计算用节点电压的幅值v和相角θ，所述n的值是任意预设的；步骤(6)，根据步骤(5)得到的状态估计结果x¹，x²，…，xⁿ，分别计算出不同状态估计结果下各测点的估计值，在状态估计结果x^k下，各测点的估计值为h_Vi(x^k)、h_Pi(x^k)、h_Qi(x^k)、h_Pij(x^k)、h_Qij(x^k)、h_Pji(x^k)、h_Qji(x^k)，k＝1，2…，n，计算用节点i的电压幅值为，计算用节点i的有功注入功率为，计算用节点i的无功注入功率为，其中，h_Vi(x^k)、h_Pi(x^k)和h_Qi(x^k)统一用h_gi(x^k)表示，h_gi(x^k)中g_i代表计算用节点i上的量测量g，g是计算用节点i的电压幅值V_i或有功注入功率P_i、无功注入功率Q_i；从计算用节点i到计算用节点j的支路i-j上i侧有功潮流为，$h_{\mathrm{Pij}}\left(x^k\right)={\left(v_i^k\right)}^2{G}_{\mathrm{ij}}-v_i^k{v}_j^k{G}_{\mathrm{ij}}\cos ({\theta }_i^k-{\theta }_j^k)-v_i^k{v}_j^k{B}_{\mathrm{ij}}\sin ({\theta }_i^k-{\theta }_j^k);$从计算用节点i到计算用节点j的支路i-j上i侧无功潮流为，$h_{\mathrm{Qij}}\left(x^k\right)=-{\left(v_i^k\right)}^2(B_{\mathrm{ij}}+y_c)-v_i^k{v}_j^k{G}_{\mathrm{ij}}\sin ({\theta }_i^k-{\theta }_j^k)+v_i^k{v}_j^k{B}_{\mathrm{ij}}\cos ({\theta }_i^k-{\theta }_j^k);$其中，h_Pij(x^k)和h_Qij(x^k)统一用h_gij(x^k)表示，h_gij(x^k)中g_ij代表从计算用节点i到计算用节点j的支路i-j上i侧的量测量g，g是i侧有功潮流P_ij或无功潮流Q_ij；从计算用节点i到计算用节点j的支路i-j上j侧有功潮流为，$h_{\mathrm{Pji}}\left(x^k\right)={\left(v_j^k\right)}^2{G}_{\mathrm{ij}}-v_i^k{v}_j^k{G}_{\mathrm{ij}}\cos ({\theta }_i^k-{\theta }_j^k)+v_i^k{v}_j^k{B}_{\mathrm{ij}}\sin ({\theta }_i^k-{\theta }_j^k);$从计算用节点i到计算用节点j的支路i-j上j侧无功潮流为，$h_{\mathrm{Qji}}\left(x^k\right)=-{\left(v_j^k\right)}^2(B_{\mathrm{ij}}+y_c)+v_i^k{v}_j^k{G}_{\mathrm{ij}}\sin ({\theta }_i^k-{\theta }_j^k)+v_i^k{v}_j^k{B}_{\mathrm{ij}}\cos ({\theta }_i^k-{\theta }_j^k);$其中，h_Pji(x^k)和h_Qji(x^k)统一用h_gji(x^k)表示，h_gji(x^k)中g_ji代表从计算用节点i到计算用节点j的支路i-j上j侧的量测量g，g是j侧有功潮流P_ji或无功潮流Q_ji；上述量测方程中，分别为状态估计结果x^k下计算用节点i和计算用节点j的电压幅值的估计值，分别为状态估计结果x^k下计算用节点i和计算用节点j电压相角的估计值，G_ij为计算用节点i和计算用节点j间的电导，B_ij为计算用节点i和计算用节点j间的电纳，y_c为支路i-j的π形等值电路中计算用节点i和计算用节点j的接地电纳y_c；步骤(7)，对步骤(5)得到的所述状态估计结果x¹，x²，…，xⁿ的合理性进行评价；步骤(7.1)，对于测点g，g为上述测点g_i，g_ij或g_ji的任意一种，在状态估计结果x^k下，若有|h_g(x^k)-Z_g|≤U_g，其中，Z_g为该测点g的量测值，h_g(x^k)为该测点g的估计值，U_g为测点g的扩展不确定度，则在所述状态估计结果x^k下，测点g为正常测点，否则，所述测点g为异常测点；定义状态估计结果x^k对应的测点正常率为：η^k＝q^k/r*100％，其中，r为系统中总的测点数目，q^k为状态估计结果x^k对应的正常测点数目；步骤(7.2)，在状态估计结果x^k下，若有s^k个测点满足s^k≤q^k，则定义状态估计结果x^k的η_2/3指标为：${\eta }_{2/3}^k=s^k/r*100\%,$步骤(7.3)，在状态估计结果x^k下，若有t^k个测点满足t^k≤s^k，则定义状态估计结果x^k的η_1/3指标为：${\eta }_{1/3}^k=t^k/r*100\%,$步骤(7.4)，根据步骤(7.1)，计算并比较所述各状态估计结果x¹，x²，…，xⁿ对应的测点正常率η¹，η²，…，ηⁿ，测点正常率更大的状态估计结果更合理；步骤(7.5)，对于步骤(7.4)所述的n个测点正常率η¹，η²，…，ηⁿ，若有1个状态估计结果对应的测点正常率相同，l≤n，则对于这1个状态估计结果，继续比较它们的η_2/3指标，η_2/3指标更大的状态估计结果更合理；步骤(7.6)，对于步骤(7.5)所述的1个状态估计结果中，若仍有m个状态估计结果的η_2/3指标相同，m≤l，则继续比较这m个状态估计结果的η_1/3指标，η_1/3指标更大的状态估计结果更合理；步骤(7.7)，对于步骤(7.6)所述的m个状态估计结果中，若仍有w个状态估计结果的η_1/3指标相同，w≤m，则认为该w个状态估计结果的合理性相同。