一种考虑大规模风电接入的抗差状态估计方法技术

本发明专利技术提供一种考虑大规模风电接入的抗差状态估计方法，即精细化抗差最小二乘状态估计计算方法。借鉴IGG(Institute of Geodesy&Geophysics,Chinese Academy of Sciences)法的权函数分区方法，在权函数中引入量测类型基准值对风电场量测进行精细化坏数据辨识，同时利用状态估计量测预校验信息引入坏数据参考因子，解决设备参数导致的坏数据误判问题。该方法在状态估计计算过程中可动态调整坏数据权重，消除其带来的残差污染问题，提高大规模风电接入电网的状态估计精度。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑大规模风电接入的抗差状态估计方法
本专利技术涉及一种估计方法，具体涉及一种考虑大规模风电接入的抗差状态估计方法。
技术介绍
随着电力系统的快速发展，为了响应低碳世界理念保护人类居住环境，大量新能源发电接入电力系统包括风力发电、太阳能发电、沼气发电、潮汐发电和地热发电等，大大减少了煤炭资源，为社会带了巨大的经济效益。尤其风力发电的发展更是迅速，风能作为一种清洁、安全和高效的能源，在保护生态环境、延缓全球气候变暖、推进可持续发展等方面具有重要的积极意义，越来越受到世界各国的强烈关注。大型风电场的并网运行，是风能发展利用的主要形式。风电等大量新能源发电的接入带来了巨大的经济和社会效益，但是也给电力系统的自动化调度提出了新的挑战，尤其对作为自动化调度系统基础软件的状态估计应用提出了更高的要求。风力发电作为电源具有间歇性和难以调度的特性，风电场的功率输出具有很强的随机性，风电场接入电网使电力系统运行的不确定性因素增多。电力系统具有广域分布、数据量庞大、模型复杂等特点，是一个典型的数据密集型、通信密集型和计算密集型的大型系统，由于采样、发送、通信、接收、存储等环节以及其他因素，导致状态估计计算用的量测数据不可避免的存在粗差，此时通过经典最小二乘法计算的结果出现残差污染现象，在一定程度上影响了大电网状态估计计算的准确性，从而不能提供准确表征真实系统状态的数据断面，影响调度员决策和判断，影响其他高级应用软件的分析计算和决策。而风电等大量新能源发电不确定因素的加入，更加加剧了不良数据的辨识难度，更加增加了残差污染程度，另外大量间隙性风力发电对状态估计的实时性也提出了更高的要求，在随机的风力发电功率变化过程中需要状态估计能够快速的给出当前电力系统的运行状态。电力系统状态估计是智能电网调度技术支持系统的重要组成部分，各种在线分析软件如潮流计算、调度运行模拟仿真、电压稳定分析、静态和动态安全校核和安全约束调度等都要依赖状态估计所提供的实时可靠数据。随着区域电网互联大规模电网的发展，电力系统的运行方式和网络结构日趋复杂，对状态估计有了许多新的要求，涌现出了许多新的理论和新的技术，为解决状态估计的某些问题提供了可能。近年来为解决量测质量问题，各学者对抗差状态估计进行了大量研究。目前，考虑大量风力发电这种不确定性和间歇性注入功率的状态估计方面的研究非常少，且当前抗差状态估计的研究大多都是进行理论方面的研究，在实际电网中实用性的极少，而且大多抗差状态估计模型仅适合较小规模的电网，处理常规坏数据，并未对风电等新能源量测进行精细化坏数据辨识，不能很好的消除大规模风电接入带来的残差污染问题。因此需要一种考虑大规模风电接入的快速抗差状态估计方法，提高状态估计计算精度，为其他分析类应用提供高质量的数据断面。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种考虑大规模风电接入的抗差状态估计方法，即精细化抗差最小二乘状态估计计算方法。借鉴IGG(InstituteofGeodesy&Geophysics,ChineseAcademyofSciences)法的权函数分区方法，在权函数中引入量测类型基准值对风电场量测进行精细化坏数据辨识，同时利用状态估计量测预校验信息引入坏数据参考因子，解决设备参数导致的坏数据误判问题。该方法在状态估计计算过程中可动态调整坏数据权重，消除其带来的残差污染问题，提高大规模风电接入电网的状态估计精度。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：本专利技术提供一种考虑大规模风电接入的抗差状态估计方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：读取电网模型和SCADA实时量测数据，进行网络拓扑分析，通过拓扑分析将物理电网模型转化成母线-支路计算模型；步骤2：进行量测预校验；步骤3：状态估计一次迭代求解；步骤4：一次迭代完成后，进行坏数据检测并处理；步骤5：根据状态估计一次迭代求解的过程进行状态估计二次迭代求解；步骤6：判断状态估计二次迭代求解是否满足计算收敛条件，若收敛则输出状态估计不良数据和可疑数据；步骤7：输出状态估计计算结果。所述步骤1包括以下步骤：步骤1-1：从调度自动化系统基础平台读取电网模型和SCADA实时量测数据；步骤1-2：根据物理电网模型中电气联接关系和开关/刀闸状态，进行厂站母线分析，形成闭合开关/刀闸相连的结点集合即计算母线，分配计算母线编号；步骤1-3：进行网络拓扑分析，形成投运支路联接的计算母线集合，分配电气岛编号，并判断带电状态。所述步骤2中，量测预校验项目包括：1)检测母线、厂站的功率量测总和是否平衡；2)检测线路首末端功率量测是否冲突；3)检查变压器各侧的功率量测是否冲突；4)检测并列运行母线电压量测是否一致；5)对于同一量测位置的有功、无功、电流量测，检查是否匹配；6)检测母线电压量测、机组出力量测、线路和变压器功率量测是否越限；7)检测断路器/刀闸状态和相关设备量测是否冲突，并提供其合理状态；8)检测断路器/刀闸状态和电网运行实时监控标志牌信息是否冲突，并提供其合理状态。所述步骤3具体包括以下步骤：步骤3-1：根据支路电抗形成节点导纳矩阵，针对各有功量测，并结合节点导纳矩阵建立矩阵Ba，其元素取支路电抗的倒数，计算系数矩阵A，有：其中，系数矩阵A为na×na阶P-θ类常数雅克比矩阵，且其为对称矩阵；v0为系统参考节点电压，Ra为有功加权对角阵；针对各无功量测量，并结合节点导纳矩阵建立矩阵Br，其元素取支路导纳的虚部，计算系数矩阵B，初始化所有节点电压幅值为1，节点相角为0，设置迭代次数l＝1；有：其中，系数矩阵B为nr×nr阶P-V类常数雅克比矩阵，且其为对称矩阵；Rr为无功加权对角阵；步骤3-2：将当前节点电压幅值v(l)和相角θ(l)代入下式，计算相角修正方程常数项a(l)；有：其中，za为有功量测矢量；ha(v(l),θ(l))为关于v(l)和θ(l)量测方程；求解相角修正方程AΔθ(l)＝a(l)，得到相角修正矢量Δθ(l)，判断是否满足相角修正矢量最大值|Δθ(l)|max小于或等于有功收敛精度；若不满足，则计算θ(l+1)＝θ(l)+Δθ(l)，若满足，则有功收敛标志为1；步骤3-3：将当前节点电压幅值v(l)和相角θ(l)代入下式，计算电压幅值修正方程常数项b(l)，有：其中，zr为无功量测矢量；hr(v(l),θ(l))为关于v(l)和θ(l)量测方程；求解电压幅值修正方程BΔv(l)＝b(l)，得到电压幅值修正矢量Δv(l)，判断是否满足电压幅值修正矢量最大值|Δv(l)|max小于或等于无功收敛精度，若不满足，则计算v(l+1)＝v(l)+Δv(l)，若满足，则无功收敛标志为1；步骤3-4：判断有功收敛标志和无功收敛标志是否都为1，若都为1则状态估计迭代收敛；否则本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑大规模风电接入的抗差状态估计方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1：读取电网模型和SCADA实时量测数据，进行网络拓扑分析，通过拓扑分析将物理电网模型转化成母线‑支路计算模型；步骤2：进行量测预校验；步骤3：状态估计一次迭代求解；步骤4：一次迭代完成后，进行坏数据检测并处理；步骤5：根据状态估计一次迭代求解的过程进行状态估计二次迭代求解；步骤6：判断状态估计二次迭代求解是否满足计算收敛条件，若收敛则输出状态估计不良数据和可疑数据；步骤7：输出状态估计计算结果。

【技术特征摘要】
1.一种考虑大规模风电接入的抗差状态估计方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1：读取电网模型和SCADA实时量测数据，进行网络拓扑分析，通过拓扑分析将物理电网模型转化成母线-支路计算模型；步骤2：进行量测预校验；步骤3：状态估计一次迭代求解；步骤4：一次迭代完成后，进行坏数据检测并处理；步骤5：根据状态估计一次迭代求解的过程进行状态估计二次迭代求解；步骤6：判断状态估计二次迭代求解是否满足计算收敛条件，若收敛则输出状态估计不良数据和可疑数据；步骤7：输出状态估计计算结果；所述步骤3具体包括以下步骤：步骤3-1：根据支路电抗形成节点导纳矩阵，针对各有功量测，并结合节点导纳矩阵建立矩阵Ba，其元素取支路电抗的倒数，计算系数矩阵A，有：其中，系数矩阵A为na×na阶P-θ类常数雅克比矩阵，且其为对称矩阵；v0为系统参考节点电压，Ra为有功加权对角阵；针对各无功量测量，并结合节点导纳矩阵建立矩阵Br，其元素取支路导纳的虚部，计算系数矩阵B，初始化所有节点电压幅值为1，节点相角为0，设置迭代次数l＝1；有：其中，系数矩阵B为nr×nr阶P-V类常数雅克比矩阵，且其为对称矩阵；Rr为无功加权对角阵；步骤3-2：将当前节点电压幅值v(l)和相角θ(l)代入下式，计算相角修正方程常数项a(l)；有：其中，za为有功量测矢量；ha(v(l),θ(l))为关于v(l)和θ(l)量测方程；求解相角修正方程AΔθ(l)＝a(l)，得到相角修正矢量Δθ(l)，判断是否满足相角修正矢量最大值|Δθ(l)|max小于或等于有功收敛精度；若不满足，则计算θ(l+1)＝θ(l)+Δθ(l)，若满足，则有功收敛标志为1；步骤3-3：将当前节点电压幅值v(l)和相角θ(l)代入下式，计算电压幅值修正方程常数项b(l)，有：其中，zr为无功量测矢量；hr(v(l),θ(l))为关于v(l)和θ(l)量测方程；求解电压幅值修正方程BΔv(l)＝b(l)，得到电压幅值修正矢量Δv(l)，判断是否满足电压幅值修正矢量最大值|Δv(l)|max小于或等于无功收敛精度，若不满足，则计算v(l+1)＝v(l)+Δv(l)，若满足，则无功收敛标志为1；步骤3-4：判断有功收敛标志和无功收敛标志是否都为1，若都为1则状态估计迭代收敛；否则使l＝l+1，判断l是否达到最大迭代次数，若达到则迭代不收敛，则计算结束，若未达到最大迭代次数，则返回步骤3-2继续计算；所述步骤4包括以下步骤：步骤4-1：根据状态估计一次迭代求解的结果计算所有遥测数据估计值残差vi，其中vi＝量测值-...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗雅迪，郭子明，赵昆，张浩，李静，张昊，陈利杰，阎博，郎燕生，王东升，张印，戚岳，徐杰，白洋，邹昱，窦成龙，王淼，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，国网冀北电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11