一種計及頻率變化的含風(fēng)力發(fā)電的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 發(fā)明涉及一種計及頻率變化的含風(fēng)力發(fā)電的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計方法，屬于電力系 統(tǒng)運行和控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為能量管理系統(tǒng)（Energy Management System，EMS)的核心，電力系統(tǒng)狀態(tài)估計 通過對生數(shù)據(jù)的處理，獲得狀態(tài)量的最佳估計值。傳統(tǒng)的加權(quán)最小二乘法（Weighted Least Squares，WLS)狀態(tài)估計算法估計質(zhì)量和收斂性能很好，是狀態(tài)估計的經(jīng)典解法和理論基 礎(chǔ)，適應(yīng)各種類型的量測系統(tǒng)。
[0003] 異步風(fēng)機簡化RX模型既充分考慮了異步發(fā)電機本身的特性，較詳細地闡述了異 步風(fēng)力發(fā)電機的輸出功率特性，又較傳統(tǒng)RX模型的計算量小，精度滿足計算要求。
[0004] 但現(xiàn)有技術(shù)中的狀態(tài)估計模型僅僅考慮了風(fēng)機的滑差，并未研宄系統(tǒng)的頻率變 化。隨著大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)，風(fēng)電出力的波動性會對電網(wǎng)頻率產(chǎn)生顯著影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種計及頻率變化的含風(fēng)力發(fā)電的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計方法，將系統(tǒng)的 頻率偏差作為新的狀態(tài)量建立新的狀態(tài)估計模型，相關(guān)電力元件也采用考慮頻率特性的模 型，該方法能夠有效計及系統(tǒng)的頻率偏差，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的問題，具有工程應(yīng)用價值。
[0006] 本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種計及頻率變化的含風(fēng)力發(fā)電的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計方法，依次包括以下步驟：
[0008] (1)獲得電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和量測量；
[0009] (2)利用步驟⑴獲得的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和量測量進行狀態(tài)估計程序初始化；
[0010] (3)建立計及頻率變化的含風(fēng)力發(fā)電的狀態(tài)估計模型：
[0011] min J (x) = [z-h (x) ]Tff [z-h (x)]
[0012] 其中，J是目標(biāo)函數(shù)；T表示矩陣的轉(zhuǎn)置;W為對角權(quán)重矩陣；X為狀態(tài)量，維數(shù)n = 2N-1，N為節(jié)點數(shù)；z為量測量，維數(shù)m，m>n ;h為m維非線性量測函數(shù)；
[0013] (4)考慮風(fēng)機滑差s和系統(tǒng)頻率偏差Δ f建立新的雅克比矩陣：
【主權(quán)項】
1. 一種計及頻率變化的含風(fēng)力發(fā)電的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計方法，其特征在于：依次包括 W下步驟： (1) 獲得電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和量測量； (2) 利用步驟（1)獲得的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和量測量進行狀態(tài)估計程序初始化； (3) 建立計及頻率變化的含風(fēng)力發(fā)電的狀態(tài)估計模型： min J (X) = [z_h (X) ]Tw[z_h (X)] 其中，J是目標(biāo)函數(shù)；T表示矩陣的轉(zhuǎn)置；W為對角權(quán)重矩陣；X為狀態(tài)量，維數(shù)n = 2N-1，N為節(jié)點數(shù)；Z為量測量，維數(shù)m，m〉n ;h為m維非線性量測函數(shù)； (4) 考慮風(fēng)機滑差S和系統(tǒng)頻率偏差A(yù) f建立新的雅克比矩陣；
其中，P和Q分別表示普通發(fā)電機對應(yīng)的有功和無功；Pk和Qk分別為異步風(fēng)機的接入 節(jié)點k對應(yīng)的有功和無功；其中^ ^和的維數(shù)與系統(tǒng)中風(fēng)電場節(jié)點的 ds、ds、判 dAf 數(shù)目相同； 妨由初始各狀態(tài)量V?、0?、s?、Af?計算量測量的計算值h(x?)和雅克比矩陣 H(xW)，其中，0表示電壓相角，V表示電壓幅值，S是滑差，Af是頻率偏差量，0表示初始 狀態(tài)量； 做求解狀態(tài)修正量Ax?,判斷是否滿足收斂條件，若max{| AVW|，I A 0 ?|，I As& )I，I A f (k) I}〉入，迭代次數(shù) k = k+1，修正狀態(tài)量 V(w) = V (k)+ A V(k)，0 (w) = 0 (k)+ A 0 化)， s&W=s?+AsW，Af&W= Af W+A AfW，直到符合條件，輸出結(jié)果，其中，k是迭代次數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的計及頻率變化的含風(fēng)力發(fā)電的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計方法，其特征 在于；步驟（2)中，初始化的內(nèi)容包括；設(shè)置迭代精度A、最大迭代次數(shù)W及風(fēng)力發(fā)電機滑 差初值和頻率偏差初值，形成節(jié)點導(dǎo)納矩陣。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的計及頻率變化的含風(fēng)力發(fā)電的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計方法，其 特征在于；步驟（1)中，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)包括：母線編號、名稱、補償電容，輸電線路的支路號、首端 節(jié)點和末端節(jié)點編號、串聯(lián)電阻、串聯(lián)電抗、并聯(lián)電導(dǎo)、并聯(lián)電納、變壓器變比和阻抗，風(fēng)電 場的空氣密度、風(fēng)速，風(fēng)機機型參數(shù)，系統(tǒng)初始頻率。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的計及頻率變化的含風(fēng)力發(fā)電的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計方法，其 特征在于；步驟（1)中，量測量Z包括；節(jié)點電壓幅值、節(jié)點注入有功功率和無功功率，普通 線路支路和變壓器支路的有功功率和無功功率。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種計及頻率變化的含風(fēng)力發(fā)電的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計方法，隨著大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)，風(fēng)電出力的波動性會對電網(wǎng)頻率產(chǎn)生顯著影響，因此傳統(tǒng)的狀態(tài)估計模型已不再適用。本發(fā)明在同步發(fā)電機準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型、負荷準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型和異步風(fēng)機簡化RX模型的基礎(chǔ)上，將頻率偏差作為新的狀態(tài)量引入到狀態(tài)估計過程中，并且對發(fā)電機和負荷節(jié)點構(gòu)造了新的零注入功率量測，最終建立了考慮頻率偏差的狀態(tài)估計模型。算例仿真結(jié)果表明該模型可有效計及系統(tǒng)的頻率偏差，狀態(tài)估計結(jié)果精度得到明顯提高。
【IPC分類】G06Q50-06, G06F19-00
【公開號】CN104598728
【申請?zhí)枴緾N201510010384
【發(fā)明人】衛(wèi)志農(nóng), 李春, 孫國強, 孫永輝, 厲超, 陳 勝, 李逸馳
【申請人】河海大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月8日