考虑负荷电压特性的非线性动态状态估计算法

摘要

本发明公开了一种基于相量测量单元(PMU)和数据采集与监控系统(SCADA)混合测量且考虑负荷电压特性的非线性动态状态估计方法。实际工程中电力网络拓扑的改变及PMU故障都可能导致电网中部分区域失去可观测性，进而影响其它基于WAMS信息的各类监控系统的正常工作。本发明提出使用SCADA系统的历史数据对电网负荷建立静态负荷模型，当系统中出现部分节点不可观测时就结合PMU对不可观测区域相邻节点电压的高精度测量，使用高斯-塞德尔迭代算法对非线性方程(组)进行求解，从而实现对不可观测区域节点电压的估计。由于只需要对不可观测的节点求解非线性方程组，所以求解非常迅速，适合在线实时应用。

主权项

1. 一种考虑负荷电压特性的非线性动态状态估计算法，其特征在于，它包括如下步骤：1)根据数据采集与监控系统历史数据库，使用最小二乘法求取用于描述各负荷电压特性的多项式模型的参数的估计值；2)根据可观测条件寻找出不可观测的节点及与其直接相邻的可观测节点；3)对不可观测节点建立非线性方程组，并使用高斯-赛德尔法进行求解得到不可观测区域的状态变量的估计值；所述的使用最小二乘法求取用于描述各负荷电压特性的多项式模型的参数的方法如下：1)使用多项式模型表示负荷的电压特性，有功功率和无功功率可分别表示为：其中U0、P0和Q0分别表示所指定的t0初始时刻的电压幅值、有功功率和无功功率，CP1、CP2、CP3分别表示恒阻抗有功负载、恒电流有功负载和恒功率有功负载所占的百分比，CQ1、CQ2、CQ3分别表示恒阻抗无功负载、恒电流无功负载和恒功率无功负载所占的百分比，U表示t时刻的电压幅值；2)使用最小二乘法处理数据采集与监控系统历史数据库里面的P-U和Q-U数据，获得CP1、CP2、CP3及CQ1、CQ2、CQ3的估计值；所述的可观测条件为：1)对于已配置了相量测量单元的母线，其电压及连接到该母线的所有支路的电流均能被测量；2)若线路的一侧母线电压及线路电流已知，则另一侧的节点电压能通过欧姆定理计算得到；3)若线路两侧母线的节点电压均已知，则该线路的电流能够通过欧姆定理计算得到；4)除一条线路外，如果其它与某节点相连的所有线路的电流都已知，则该线路上的电流可以利用基尔霍夫电流定理计算的。