一種變電站三相線性廣義狀態(tài)估計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種變電站三相線性廣義狀態(tài)估計(jì)方法，該方法的狀態(tài)估計(jì)在分相零阻抗網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行，計(jì)算規(guī)模小，計(jì)算難度低；利用來自測控裝置、相量量測單元和保護(hù)裝置的三相多源實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，提高了狀態(tài)估計(jì)的數(shù)據(jù)冗余度和計(jì)算可靠性；建立的量測方程均為線性的，計(jì)算無需迭代，因此估計(jì)計(jì)算簡單快速；建立開關(guān)狀態(tài)偽量測方程，一起參與狀態(tài)估計(jì)，利用最大殘差法進(jìn)行不良數(shù)據(jù)辨識，實(shí)現(xiàn)了模擬量不良數(shù)據(jù)和拓?fù)溴e誤的同步辨識；該方法將不良數(shù)據(jù)和拓?fù)溴e誤解決在變電站內(nèi)，為調(diào)控中心提高更精確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，顯著減少了調(diào)控中心狀態(tài)估計(jì)的計(jì)算量，提高了可靠性。
【專利說明】一種變電站三相線性廣義狀態(tài)估計(jì)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種變電站三相線性廣義狀態(tài)估計(jì)方法，屬于變電站自動化領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)利用變電站采集的量測數(shù)據(jù)，估計(jì)或預(yù)報(bào)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀 態(tài)。狀態(tài)估計(jì)是能量管理系統(tǒng)中信息處理階段的基礎(chǔ)，直接影響到調(diào)控中心的決策，關(guān)系到 電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。傳統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)忽略了模擬量、開關(guān)量和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)三種數(shù)據(jù)之間的相 互影響，狀態(tài)估計(jì)前假設(shè)開關(guān)狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)為正確，當(dāng)這些假設(shè)不成立的時(shí)候，將會導(dǎo)致 嚴(yán)重錯誤。
[0003] 廣義狀態(tài)估計(jì)方法對可疑變電站進(jìn)行詳細(xì)建模，將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)同模擬量 一起作為狀態(tài)變量參與狀態(tài)估計(jì)，避免了拓?fù)溴e誤和參數(shù)錯誤帶來的不良影響。但是在廣 義狀態(tài)估計(jì)中，采用的是以有阻抗元件和零阻抗元件共同構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，因此不可避免地存 在著計(jì)算規(guī)模大、復(fù)雜度高等問題。變電站廣義狀態(tài)估計(jì)方法將零阻抗元件從廣義電力網(wǎng) 絡(luò)中解耦出來，其研究對象是變電站面向開關(guān)的物理模型，另外變電站內(nèi)測控裝置、相量量 測單元（PMU)、保護(hù)裝置和其他智能電子設(shè)備等也可以提供更豐富的量測信息。因此變電站 廣義狀態(tài)估計(jì)方法具有網(wǎng)絡(luò)規(guī)模小、數(shù)據(jù)冗余度高的優(yōu)點(diǎn)。變電站廣義狀態(tài)估計(jì)作為調(diào)控 中心狀態(tài)估計(jì)前的預(yù)處理階段，要為調(diào)控中心提供更加精確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，需要具備快速可 靠的特性，而該特性現(xiàn)有廣義狀態(tài)估計(jì)方法也不具備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種變電站三相線性廣義狀態(tài)估計(jì)方法， 計(jì)算規(guī)模小，復(fù)雜度低，計(jì)算快速，同時(shí)提高了可靠性。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種變電站三相線性廣義狀態(tài)估計(jì)方法，包括以下步驟，
[0007] 步驟一，以變壓器為界，將變電站分為η個(gè)電壓等級，在各電壓等級中，將零阻抗 支路形成零阻抗網(wǎng)絡(luò)，η為正整數(shù)，轉(zhuǎn)至步驟二；
[0008] 步驟二，定義b=1，轉(zhuǎn)至步驟三；
[0009]步驟三，忽略第b個(gè)電壓等級中零阻抗支路之間的三相相間互感，建立分相零阻 抗網(wǎng)絡(luò)作為變電站三相線性廣義狀態(tài)估計(jì)的網(wǎng)絡(luò)模型，轉(zhuǎn)至步驟四；
[0010] 步驟四，定義a= 1，轉(zhuǎn)至步驟五；
[0011] 步驟五，對第a個(gè)分相零阻抗網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，轉(zhuǎn)至步驟六；
[0012] 步驟六，利用狀態(tài)估計(jì)獲得的狀態(tài)變量值計(jì)算各量測的標(biāo)準(zhǔn)化殘差，轉(zhuǎn)至步驟 七；
[0013] 步驟七，將殘差絕對值最大值與檢測門檻值比較，若超過門檻值則判定為有不良 數(shù)據(jù)，如果有不良數(shù)據(jù)，則剔除該殘差所對應(yīng)的量測量，然后重復(fù)步驟五至步驟七，直至循 環(huán)獲得的殘差絕對值最大值小于等于檢測門檻值，轉(zhuǎn)至步驟八；
[0014] 步驟八，判斷剔除的量測量中是否包含開關(guān)遙信的偽量測，如果包含則判斷開關(guān) 遙信錯誤，如果不包含則開關(guān)遙信正確，轉(zhuǎn)至步驟九；
[0015] 步驟九，判斷a是否小于3,如果是則a=a+Ι，轉(zhuǎn)至步驟五，如果不是則轉(zhuǎn)至步驟 十；
[0016] 步驟十，判斷b是否小于η,如果是則b=b+1，重復(fù)步驟三至步驟十，如果不是則 結(jié)束。
[0017] 所述狀態(tài)估計(jì)是利用采集的量測數(shù)據(jù)，在每個(gè)分相零阻抗網(wǎng)絡(luò)上，以各節(jié)點(diǎn)的電 壓以及各開關(guān)支路上流過的功率為狀態(tài)變量，建立起全部為線性的量測方程組，對量測方 程組進(jìn)行估計(jì)計(jì)算，求得狀態(tài)變量值。
[0018] 所述量測數(shù)據(jù)包括測控裝置采集的數(shù)據(jù)、相量量測單元采集的數(shù)據(jù)以及保護(hù)裝置 采集的數(shù)據(jù)；所述測控裝置采集的數(shù)據(jù)包括節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值開關(guān)支路i-j上 流過的有功功率^^開關(guān)支路i-j上流過的無功功率節(jié)點(diǎn)i注入的有功 、 \ 赫乃Sca郎i狀白勺錢舖C-:腿繼胃須財(cái)雜 的數(shù)據(jù)包括節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值Kfpww節(jié)點(diǎn)i的電壓相角開關(guān)支路i_j上流過 、、 的有功功率Afpzrn/開關(guān)支路i_j上流過的無功功率節(jié)點(diǎn)i注入的有功功率 、 、 節(jié)點(diǎn)i注入的無功功率3 以及開關(guān)遙信值Cpmu ;所述保護(hù)裝置采集的數(shù)據(jù) 4 ^ ξ,,j 包括開關(guān)支路i_j上流過的有功功率 pro開關(guān)支路i-j上流過的無功功率ro以 及開關(guān)遙信數(shù)據(jù)CPM。
[0019] 所述量測方程包括節(jié)點(diǎn)電壓量測方程、開關(guān)功率量測方程、節(jié)點(diǎn)注入功率量測方 程和開關(guān)狀態(tài)偽量測方程。
[0020] 所述開關(guān)狀態(tài)偽量測方程如下，
[0021] 若開關(guān)支路i-j上的開關(guān)遙信為斷開，開關(guān)支路上的功率為0,則開關(guān)狀態(tài)偽量測 方程為，
[0022]
[0023]

【權(quán)利要求】
1. 一種變電站三相線性廣義狀態(tài)估計(jì)方法，其特征在于：包括以下步驟， 步驟一，以變壓器為界，將變電站分為n個(gè)電壓等級，在各電壓等級中，將零阻抗支路 形成零阻抗網(wǎng)絡(luò)，n為正整數(shù)，轉(zhuǎn)至步驟二； 步驟二，定義b = 1，轉(zhuǎn)至步驟三； 步驟三，忽略第b個(gè)電壓等級中零阻抗支路之間的三相相間互感，建立分相零阻抗網(wǎng) 絡(luò)作為變電站三相線性廣義狀態(tài)估計(jì)的網(wǎng)絡(luò)模型，轉(zhuǎn)至步驟四； 步驟四，定義a = 1，轉(zhuǎn)至步驟五； 步驟五，對第a個(gè)分相零阻抗網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，轉(zhuǎn)至步驟六； 步驟六，利用狀態(tài)估計(jì)獲得的狀態(tài)變量值計(jì)算各量測的標(biāo)準(zhǔn)化殘差，轉(zhuǎn)至步驟七； 步驟七，將殘差絕對值最大值與檢測門檻值比較，若超過門檻值則判定為有不良數(shù)據(jù)， 如果有不良數(shù)據(jù)，則剔除該殘差所對應(yīng)的量測量，然后重復(fù)步驟五至步驟七，直至循環(huán)獲得 的殘差絕對值最大值小于等于檢測門檻值，轉(zhuǎn)至步驟八； 步驟八，判斷剔除的量測量中是否包含開關(guān)遙信的偽量測，如果包含則判斷開關(guān)遙信 錯誤，如果不包含則開關(guān)遙信正確，轉(zhuǎn)至步驟九； 步驟九，判斷a是否小于3,如果是則a = a+1，轉(zhuǎn)至步驟五，如果不是則轉(zhuǎn)至步驟十； 步驟十，判斷b是否小于n，如果是則b = b+1，重復(fù)步驟三至步驟十，如果不是則結(jié)束。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變電站三相線性廣義狀態(tài)估計(jì)方法，其特征在于：所述 狀態(tài)估計(jì)是利用采集的量測數(shù)據(jù)，在每個(gè)分相零阻抗網(wǎng)絡(luò)上，以各節(jié)點(diǎn)的電壓以及各開關(guān) 支路上流過的功率為狀態(tài)變量，建立起全部為線性的量測方程組，對量測方程組進(jìn)行估計(jì) 計(jì)算，求得狀態(tài)變量值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種變電站三相線性廣義狀態(tài)估計(jì)方法，其特征在于：所述 量測數(shù)據(jù)包括測控裝置采集的數(shù)據(jù)、相量量測單元采集的數(shù)據(jù)以及保護(hù)裝置采集的數(shù)據(jù)； 所述測控裝置采集的數(shù)據(jù)包括節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值Kfytw開關(guān)支路i_j上流過的有功功率 、 PiIsca開關(guān)支路i_j上流過的無功功率節(jié)點(diǎn)i注入的有功功率節(jié)點(diǎn) i注入的無功功率,以及開關(guān)遙信值Csm ;所述相量量測單元采集的數(shù)據(jù)包括節(jié)點(diǎn)i的 電壓幅值 I節(jié)點(diǎn) i的電壓相角開關(guān)支路i_j上流過的有功功率 開關(guān)支路i-j上流過的無功功率、節(jié)點(diǎn)i注入的有功功率胃《節(jié)點(diǎn)i注入的 無功功率以及開關(guān)遙信值Cpmu ;所述保護(hù)裝置采集的數(shù)據(jù)包括開關(guān)支路i-j上流過 的有功功率開關(guān)支路i_j上流過的無功功率以及開關(guān)遙信數(shù)據(jù)CPM。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種變電站三相線性廣義狀態(tài)估計(jì)方法，其特征在于：所述 量測方程包括節(jié)點(diǎn)電壓量測方程、開關(guān)功率量測方程、節(jié)點(diǎn)注入功率量測方程和開關(guān)狀態(tài) 偽量測方程。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種變電站三相線性廣義狀態(tài)估計(jì)方法，其特征在于：所述 開關(guān)狀態(tài)偽量測方程如下， 若開關(guān)支路i-j上的開關(guān)遙信為斷開，開關(guān)支路上的功率為〇,則開關(guān)狀態(tài)偽量測方程 為，
其中，狀態(tài)變量@分別為開關(guān)支路i-j上流過的有功功率和無功功率； 、 Qtj i-j ； vm % 的量測誤差，U。__為的量測誤差。 若上的開關(guān)遙信為閉合，開關(guān)支路兩端電壓差為〇,則開關(guān)狀態(tài)偽量測方 程為，
其中，狀態(tài)變量為節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值，I7/為節(jié)點(diǎn)j的電壓幅值，沒f為節(jié)點(diǎn)i的 電壓相角，為節(jié)點(diǎn)j的電壓相角；Ag/分別是開關(guān)支路id兩端的電壓幅值 差和相角差偽量測，其值應(yīng)為零，u。％為Agf的量測誤差，Uc；eu為Agf的量測誤差。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種變電站三相線性廣義狀態(tài)估計(jì)方法，其特征在于：由于 量測方程組中的方程均為線性，因此可將量測方程組寫成如下矩陣形式，
其中，I為單位矩陣，Ap A2、A3、A4、A5、八6均為系數(shù)矩陣，x v、xe、xP、xQ均表示各類狀 態(tài)變量向量，F(xiàn)、汐、、尸、^均是各類量測量向量，uv、ue、Up、 Uq、 、U < U。5、U CT、U。0是各類量測對應(yīng)的量測誤差向量； 狀態(tài)估計(jì)的目標(biāo)函數(shù)是求下述公式的最小值： min J (x) = rTR_1r = (z-Hx) tR-1 (z-Hx) 其中r是殘差向量，rT是殘差向量的轉(zhuǎn)置，IT1是權(quán)重矩陣，z是量測向量，H是 量測方程系數(shù)矩陣，X表示需計(jì)算的狀態(tài)變量；根據(jù)優(yōu)化公式得狀態(tài)變量的估計(jì)值為 jc = (HrR lHflHrrR-1Z O
【文檔編號】H02J3/00GK104332997SQ201410660300
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】張婷, 翟明玉, 張海濱, 齊苗苗 申請人:國電南瑞科技股份有限公司