一种引入PMU量测信息的大电网状态估计方法技术

本发明专利技术提供一种引入PMU量测信息的大电网状态估计方法，包括以下步骤：判断电力系统的代数可观性；判断PMU量测信息的可观性；进行大电网的状态估计。本发明专利技术提供一种引入PMU量测信息的大电网状态估计方法，基于快速分解估计算法，有效利用PMU量测信息，增加量测冗余度，提高了估计精度；并保证计算效率和计算速度，满足电力系统的实时在线要求。

A state estimation method for large power grid by introducing PMU measurement information

The present invention provides a method to estimate the PMU measurement information grid, which comprises the following steps: judging the algebra of power system observability; judge the observability PMU measurement information of power grid state estimation. The present invention provides a method to estimate the PMU measurement information of power grid state estimation algorithm based on fast decomposition, the effective use of PMU measurement information, increase measurement redundancy, improve the estimation accuracy; and ensure the computational efficiency and speed, the power system to meet the real-time requirements in line.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种状态估计方法，具体讲涉及一种引入PMU量测信息的大电网状态估计方法。
技术介绍
同步相量测量单元以全球定位系统GPS提供的精确时间为基准，可实现对电力系统各个节点的同步测量，提供大规模互联电力系统在同一参考时间框架下各关键点的实时稳态、动态信息，提高了系统的可观性，并为提高系统的可控性和可靠性提供了新的视角和思路。1988年，Bonneville电力局(BPA)在美国西部电力协调联盟(WesternElectricCoordinatingCouncilregion，WECC，即原WSCC)首次使用了相量测量装置，并对这些在弗吉尼亚理工开发的原型机进行了室内和现场测试。1993年，弗吉尼亚理工成功研制了全球第一台可商用的同步相量测量装置。IEEE电力系统继电保护和控制委员会设立了一个专门委员会，于1995年率先起草了IEEE1344标准(IEEEStandardforSynchrophasorsforpowersystems)，并于2005年修订为IEEEStdPC37.118—2005，为同步相量测量技术的各项细节如同步相量测量方法、通信接口的规则、推荐的标准和可能的应用提供了标准依据。我国相关工作起步于1994年主要有中国电力科学研究院、各所大学和设备生产商从事研究、开发和批量生产，并分别与各电网公司陆续在一些区域电网展开试点应用。1995年中国电力科学研究院与台湾欧华公司共同研制了国内第一台同步相量测量装置，并于1995年在南方电网500kV天广联络线上安装了两台相角测量装置ADX3000，用于监视联络线相角的摆动，广义上可说是我国第一套WAMS(WideAreaMeasurementSystem，广域监测系统)。目前，国内主要电网的WAMS系统均已投入实际运行，据初步估算，我国已投入电网运行的同步相量测量装置超过1000套。已开发或正在研究、开发的WAMS可预期实现的功能主要有两类：（1）基本功能，包括集成相量数据平台(收集与同步各PMU的数据，提供标准数据接口等)、广域动态监视与分析、同步扰动数据记录与反演；（2）先进功能，包括发电机运行状态监视、在线低频振荡检测与分析、模型及其参数辨识、仿真校验、混合状态估计、在线扰动辨识、功角稳定预测与告警、动态电压稳定监视、紧急控制框架中的在线预决策、广域保护、广域HVDC阻尼控制等。就应用总体水平而言，国内基本上和国外同步;就制造总体水平和生产能力而言，以及WAMS系统的规范标准、技术性能、先进功能、运行管理与规划建设等方面国内与国外相比并不逊色。目前，传统线性估计以PQ分解法的最小二乘估计为基础，使用SCADA量测（进行迭代计算。由于SCADA系统仅能提供节点注入功率、支路潮流、电压幅值和电流幅值量测，且存在着数据精度低、同步性差等缺点，难以适应现代大电网对更高的估计精度和更好估计效率的需要，因此，单纯依赖SCADA量测的传统状态估计方法有待改进；传统的非线性状态估计是以加权最小二乘法为基础，根据电力体统的特征，将雅克比矩阵常数化，将有功和无功分解，即快速分解法。在工程合理的精度范围内，快速分解法具有很好的收敛特性，计算速度快又省内存，是一种公认的状态估计优良算法。随着WAMS技术的发展和应用，WAMS量测数据以其测量精度高，数据严格同步、数据传输延迟小等特点为状态估计增加了新的品质更好的数据源，并且，WAMS实现了广域范围内母线电压和支路电流相量的直接测量，在测量类型上为状态估计提供了额外的量测数据，将会大大缓解状态估计精度和计算工作量这两方面的困难。
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引入PMU量测信息的大电网状态估计方法，基于快速分解估计算法，有效利用PMU量测信息，增加量测冗余度，提高了估计精度；并保证计算效率和计算速度，满足电力系统的实时在线要求。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引入PMU量测信息的大电网状态估计方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：判断电力系统的代数可观性；步骤2：判断PMU量测信息的可观性；步骤3：进行大电网的状态估计。所述步骤1中，对于节点数为n、测量向量维数为m的电力系统，如果该电力系统线性量测模型系数矩阵的秩rank(H)=2n-1，即H满秩，则认为该电力系统代数可观。所述步骤2中，根据电力系统的代数可观性，判断PMU量测信息的可观性；分为以下情况：A、若满足rank(H)=2n-1，则表明PMU量测信息完全可观；B、若满足rank(H)≥a*(2n-1)，则表明PMU量测信息大量可观，其中a为0.95～0.9；C、若满足rank(H)<a*(2n-1)，则表明PMU量测信息少量可观；D、若满足rank(H)=0，则表明PMU量测信息完全不可观。所述步骤3中，根据PMU量测信息的可观性进行大电网的状态估计分为以下情况：A、若PMU量测信息完全可观，则采用直角坐标线性模型进行线性状态估计；B、若PMU量测信息大量可观，则利用SCADA量测补充PMU不可观测的区域，进行线性状态估计；C、若PMU量测信息少量可观，则进行非线性状态估计；D、PMU量测信息完全不客观，则无需进行引入PMU的线性估计。采用直角坐标线性模型进行线性状态估计具体过程为：采用电压实部和虚部作为状态量，采用节点电压、节点注入电流和支路电流的实部和虚部作为量测量，于是量测方程用线性方程表示为：z＝h(x)+v＝Ax+v（1）其中，z为量测量，x为状态量，v为随机误差，A为一次系数矩阵，h(x)是根据状态量x的量测的计算值，且有∂h(x)∂x=A,h(x)=Ax;]]>目标函数表示为：J(x)＝[z-Ax]TR-1[z-Ax]（2）其中，R-1为权值矩阵，J(x)为最小二乘目标函数；线性状态估计方程为：x^(n+1)=ATR-1(n)ATR-1(n)z---(3)]]>其中，R-1(n)为第n次计算的权值矩阵，为第n+1次计算的估计值；计算残差的偏差量有：rmax(n+1)=max{r(x^(n+1))本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种引入PMU量测信息的大电网状态估计方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1：判断电力系统的代数可观性；步骤2：判断PMU量测信息的可观性；步骤3：进行大电网的状态估计。

【技术特征摘要】
1.一种引入PMU量测信息的大电网状态估计方法，其特征在于：所述方法包括以下步
骤：
步骤1：判断电力系统的代数可观性；
步骤2：判断PMU量测信息的可观性；
步骤3：进行大电网的状态估计。
2.根据权利要求1所述的引入PMU量测信息的大电网状态估计方法，其特征在于：所
述步骤1中，对于节点数为n、测量向量维数为m的电力系统，如果该电力系统线性量测模
型系数矩阵的秩rank(H)=2n-1，即H满秩，则认为该电力系统代数可观。
3.根据权利要求2所述的引入PMU量测信息的大电网状态估计方法，其特征在于：所
述步骤2中，根据电力系统的代数可观性，判断PMU量测信息的可观性；分为以下情况：
A、若满足rank(H)=2n-1，则表明PMU量测信息完全可观；
B、若满足rank(H)≥a*(2n-1)，则表明PMU量测信息大量可观，其中a为0.95～0.9；
C、若满足rank(H)<a*(2n-1)，则表明PMU量测信息少量可观；
D、若满足rank(H)=0，则表明PMU量测信息完全不可观。
4.根据权利要求1所述的引入PMU量测信息的大电网状态估计方法，其特征在于：所
述步骤3中，根据PMU量测信息的可观性进行大电网的状态估计分为以下情况：
A、若PMU量测信息完...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵昆，颜磊，李理，王少芳，宋旭日，贾育培，王磊，郎燕生，李强，李森，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11