基于数据采集系统量测数据的电力系统状态估计方法

摘要

基于数据采集系统量测数据的电力系统状态估计方法属于电力系统分析技术领域，其特征在于，基于电力系统网络参数，以及数据采集和监控系统实时测量的量测数据，把所述量测数据分配到正在运行的一个电力系统中，形成一个计算模型，把联络节点注入功率为零以及发电机最大有功出力和最大无功出力作为约束，建立估计用的数学模型，求解各节点电压幅值和电压相角的最优解，并用状态变量最优解计算电压，有功和无功的估计值，若量测值和估计值之差小于设定的不同电压等级下的参数α，则估计值合格。本发明提出的估计准则有很强的抗差性，不易受不良数据的影响，提高了估计的正确性。

主权项

基于数据采集系统量测数据的电力系统状态估计方法，其特征在于，所述方法是在计算机中依次按以下步骤实现的：步骤(1)，从能量管理系统中获得电力系统的网络参数，包括：输电线路的支路号、首节点和末节点编号、串联电阻、串联电抗、并联电导、并联电纳、变压器的变比和阻抗；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、线路首端有功功率、线路首端无功功率、线路末端有功功率、线路末端无功功率、线路电流幅值，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，所述SCADA系统采用轮询方式采集数据，轮询周期为5～10s，每一个测点至少包括：测点类型、测点号以及量测值；步骤(3)，构造计算模型步骤(3.1)，把开关、输电线、变压器、发电机、电容器以及负荷的端口定义为节点，遍历所述这些节点，根据得到的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合并成一个计算用节点，下面所述节点均指计算用节点，步骤(3.2)，把步骤(2)得到的电压幅值量测值、发电机功率量测值以及负荷功率量测值按以下方法分配到对应的节点上：若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，若只有节点上所有的发电机和负荷都有功率量测时，才把发电机功率减去负荷功率作为节点上的注入功率；步骤(4)，以节点电压幅值与电压相角作为状态变量x，并取某一节点作为电压相角参考节点，便按下式求所述状态变量最优解x*：步骤(4.1)，把没有发电机也没有负荷的节点定义为联络节点，该联络节点的集合为A，而发电机节点集合为E，用Pkmax、Qkmax分别表示节点号为k的发电机节点最大有功出力和最大无功出力，步骤(4.2)，采用下述优化模型求解状态变量最优解x*： min Σ i = 1 m ( 1 1 + e - β i ( z i - h i ( x ) - α i ) + 1 1 + e β i ( z i - h i ( x ) + α i ) ) s . t . Σ j ∈ t v t v j ( G tj cos θ tj + B tj sin θ tj ) = 0 Σ j ∈ t v t v j ( G tj sin θ tj - B tj cos θ tj ) = 0 , ( t ∈ A ) Σ l ∈ k v k v l ( G kl cos θ kl + B kl sin θ kl ) ≤ P k max Σ l ∈ k v k v l ( G kl sin θ kj - B kl cos θ kl ) ≤ Q k max , ( k ∈ E ) 其中，A为联络节点集合，E为发电机节点集合，vt，vj，vk，vl分别为节点t、节点j、节点k、节点l的电压幅值，j∈t表示节点j与节点t有线路相连，l∈k表示节点l与节点k有线路相连，节点t为联络节点，节点k为发电机节点，Gtj，Btj，Gkl，Bkl为导纳矩阵元素，θtj为节点t和节点j的电压相角差，θkl为节点k和节点l的电压相角差，zi为第i个量测的量测值，hi(x)为第i个量测的量测函数，αi是和第i个量测有关的参数：对于电压测点：0.02×|zibase|，对于有功测点：0.02×|zibase|，对于无功测点：0.03×|zibase|，zibase的大小和第i个量测有关，对于不同的电压等级，zibase是设定的，βi是一个与所述αi相关的一个参数，βi＝c/αi，c是一个常数，c＝5～10；步骤(5)，按照步骤(4)得到的最优解x*，计算出量测值的估计值z*＝h(x*)，节点i电压幅值，h(x*)＝vi*，节点i有功注入功率， h ( x * ) = Σ j ∈ i v i * v j * ( G ij cos ( θ i * - θ j * ) + B ij sin ( θ i * - θ j * ) ) , 节点i无功注入功率， h ( x * ) = Σ j ∈ i v i * v j * ( G ij sin ( θ i * - θ j * ) - B ij cos ( θ i * - θ j * ) ) , vi*，vj*，θi*，θj*均为状态变量最优解，用x*表示；步骤(6)，按下式判断每一个量测的估计值zi*是否合格：|zi-zi*|≤αi，则估计值合格。