一種單-三相混合狀態(tài)估計(jì)方法
【專利摘要】一種單-三相混合狀態(tài)估計(jì)方法。其包括按順序執(zhí)行的下列步驟：步驟1)建立三相狀態(tài)估計(jì)模型，采用牛頓迭代法求解得到狀態(tài)變量的修正量，更新?tīng)顟B(tài)變量值；步驟2)計(jì)算每條支路的正序、零序和負(fù)序電流，根據(jù)閾值標(biāo)記單-三相網(wǎng)絡(luò)；步驟3)建立單-三相混合狀態(tài)估計(jì)模型，采用牛頓迭代法求解得到狀態(tài)變量的修正量，更新?tīng)顟B(tài)變量值。本發(fā)明提供的單-三相混合狀態(tài)估計(jì)方法與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為：通過(guò)設(shè)定閾值，并根據(jù)零序電流的大小劃分單三相網(wǎng)絡(luò)，可以根據(jù)實(shí)際計(jì)算的精度和速度需要調(diào)節(jié)閾值大小，靈活性好，能滿足不同的工程應(yīng)用要求，具有很好的工程應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】一種單-三相混合狀態(tài)估計(jì)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種考慮三相對(duì)稱系統(tǒng)和三 相不對(duì)稱系統(tǒng)互聯(lián)的單-三相混合狀態(tài)估計(jì)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 配網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)是智能配網(wǎng)中DEMS最基礎(chǔ)的軟件，其計(jì)算精度及計(jì)算速度直接影 響著其它高級(jí)應(yīng)用軟件的運(yùn)行性能，從而直接影響著系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性。由于負(fù)荷 的不對(duì)稱，以及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)不對(duì)稱等方面的原因，配網(wǎng)實(shí)際上是一個(gè)不對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)，且系統(tǒng)規(guī)模 相對(duì)于輸電網(wǎng)而言其規(guī)模要大很多，因此如何實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)估計(jì)的快速性及準(zhǔn)確性，是急待解 決的重要研究課題之一。
[0003] 現(xiàn)有狀態(tài)估計(jì)方法中大多數(shù)為單純的單相狀態(tài)估計(jì)，其余為單純的三相狀態(tài)估 計(jì)，而對(duì)于實(shí)際的輸配電統(tǒng)一系統(tǒng)而言，往往是電壓等級(jí)越高，其對(duì)稱性越好，電壓等級(jí)越 低，其對(duì)稱性越差，即使是單純的配電網(wǎng)，由于單相負(fù)荷的大量存在，再加上近些年分布式 發(fā)電的并網(wǎng)及微網(wǎng)的并網(wǎng)，這些設(shè)備及系統(tǒng)很多都是單相的，且電壓等級(jí)均比較低，而且并 網(wǎng)進(jìn)一步惡化了配網(wǎng)低電壓部分網(wǎng)絡(luò)對(duì)稱性，但隨著電壓等級(jí)的升高，其對(duì)稱性也是越來(lái) 越好。因此，不論輸配電統(tǒng)一系統(tǒng)，還是配電系統(tǒng)，若統(tǒng)一采用單相狀態(tài)估計(jì)方法，系統(tǒng)三相 不對(duì)稱嚴(yán)重的節(jié)點(diǎn)估計(jì)精度不高；若采用全三相狀態(tài)估計(jì)方法，維數(shù)過(guò)高，其計(jì)算量要增加 3倍，且對(duì)于對(duì)稱性好的網(wǎng)絡(luò)增加了不必要的計(jì)算量，總體計(jì)算效率不高。而當(dāng)前唯一考慮 輸配電系統(tǒng)統(tǒng)一狀態(tài)估計(jì)的兩階段方法，則因配網(wǎng)中不同電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)之間的對(duì)稱性并不 存在明顯的分界，故無(wú)法應(yīng)用到工程中。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種單-三相混合狀態(tài)估計(jì)方法。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的單-三相混合狀態(tài)估計(jì)方法包括按順序執(zhí)行的 下列步驟：
[0006] 步驟1)建立三相狀態(tài)估計(jì)模型，采用牛頓迭代法求解得到狀態(tài)變量的修正量，更 新?tīng)顟B(tài)變量值；
[0007] 步驟2)計(jì)算每條支路的正序、零序和負(fù)序電流，根據(jù)閾值標(biāo)記單-三相網(wǎng)絡(luò)；
[0008] 步驟3)建立單-三相混合狀態(tài)估計(jì)模型，采用牛頓迭代法求解得到狀態(tài)變量的修 正量，更新?tīng)顟B(tài)變量值。
[0009] 在步驟2)中，所述的閾值具體包括：零序電流小于精度系數(shù)λ倍正序電流，其中 精度系數(shù)λ〈〈1。
[0010] 在步驟3)中，所述的建立單-三相混合狀態(tài)估計(jì)模型的方法包括以下步驟： [0011] 步驟31)建立加權(quán)最小二乘法狀態(tài)估計(jì)模型：
[0012] z = h (χ) + υ
[0013] 式中，ζ為η維量測(cè)向量，由節(jié)點(diǎn)每相的注入功率、線路功率、電壓幅值組成；h(x) 為 η 維量測(cè)函數(shù)向量；x 為 m 維狀態(tài)向量（m〈n)，x = (x+, xp)，x+ = (V+, θ +)，xp = (Vp，θ p)，p = a，b，c;u為n維測(cè)量誤差向量；
[0014] 加權(quán)最小二乘法的目標(biāo)就是找到一個(gè)m維狀態(tài)向量i，使得下式最?。?br> [0015] J(x) = [z-h(x)]TR_1[z-h(x)]
[0016] 步驟32)構(gòu)造交界支路功率量測(cè)的計(jì)算方程：

【權(quán)利要求】
1. 一種單-三相混合狀態(tài)估計(jì)方法，其特征在于：所述的單-三相混合狀態(tài)估計(jì)方法 包括按順序執(zhí)行的下列步驟： 步驟1)建立三相狀態(tài)估計(jì)模型，采用牛頓迭代法求解得到狀態(tài)變量的修正量，更新?tīng)?態(tài)變量值； 步驟2)計(jì)算每條支路的正序、零序和負(fù)序電流，根據(jù)閾值標(biāo)記單-三相網(wǎng)絡(luò)； 步驟3)建立單-三相混合狀態(tài)估計(jì)模型，采用牛頓迭代法求解得到狀態(tài)變量的修正 量，更新?tīng)顟B(tài)變量值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單-三相混合狀態(tài)估計(jì)方法，其特征在于：在步驟2)中，所 述的閾值具體包括：零序電流小于精度系數(shù)A倍正序電流，其中精度系數(shù)A〈〈1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單-三相混合狀態(tài)估計(jì)方法，其特征在于：在步驟3)中，所 述的建立單-三相混合狀態(tài)估計(jì)模型的方法包括以下步驟： 步驟31)建立加權(quán)最小二乘法狀態(tài)估計(jì)模型： z = h (x) + u 式中，Z為n維量測(cè)向量，由節(jié)點(diǎn)每相的注入功率、線路功率、電壓幅值組成；h(x)為n 維量測(cè)函數(shù)向量；x 為 m 維狀態(tài)向量（m〈n)，x = (x+, xp)，x+ = (V+, 0 +)，xp = (Vp, 0 p)，p = a，b，c;U為11維測(cè)量誤差向量； 加權(quán)最小二乘法的目標(biāo)就是找到一個(gè)m維狀態(tài)向量J，使得下式最?。? J(x) = [z-h(x)]TR_1[z-h(x)] 步驟32)構(gòu)造交界支路功率量測(cè)的計(jì)算方程：
式中，GK為交界支路單相側(cè)節(jié)點(diǎn)i的等效注入有功功率和無(wú)功功率；C為節(jié)點(diǎn)i 的正序電壓幅值；C為節(jié)點(diǎn)i及其鄰接單相節(jié)點(diǎn)k的正序電壓，Gf，冗+分別為導(dǎo)納矩陣 中相應(yīng)支路的單相互電導(dǎo)、互電納，當(dāng)k = i時(shí)為節(jié)點(diǎn)i的單相自電導(dǎo)和自電納；巧+為節(jié)點(diǎn) i，k的正序相角差；為節(jié)點(diǎn)i的鄰接三相節(jié)點(diǎn)j的p相電壓幅值，Gg1，為7分別為交界 支路單相側(cè)節(jié)點(diǎn)i對(duì)三相側(cè)節(jié)點(diǎn)j的P相等效互電導(dǎo)和互電納，即的實(shí)部和虛部；為 節(jié)點(diǎn)i的正序相角與節(jié)點(diǎn)j的P相相角差； n

式中，C為交界支路三相側(cè)節(jié)點(diǎn)i的P相等效注入有功功率和無(wú)功功率；P:為節(jié) 點(diǎn)i的P相電壓幅值；匕+為節(jié)點(diǎn)i的鄰接單相節(jié)點(diǎn)j的正序電壓幅值；，磔分別為交 界支路三相側(cè)節(jié)點(diǎn)i的P相對(duì)單相側(cè)節(jié)點(diǎn)j的等效互電導(dǎo)和互電納，即的實(shí)部和虛部； W為節(jié)點(diǎn)i的鄰接單相節(jié)點(diǎn)1的t相電壓幅值；Gf，和吃分別為節(jié)點(diǎn)i的p相與節(jié)點(diǎn) 1的t相互電導(dǎo)、互電納和相角差；
式中，為交界支路ij側(cè)線路等效有功功率和無(wú)功功率；為節(jié)點(diǎn)i的正序電 壓幅值；為節(jié)點(diǎn)j的P相電壓幅值；gl，匕分別為交界支路的正序電導(dǎo)和電納；泣，《 分別為交界支路單相側(cè)節(jié)點(diǎn)i對(duì)三相側(cè)節(jié)點(diǎn)j的P相等效電導(dǎo)和電納，即的實(shí)部和虛 部；#為節(jié)點(diǎn)i的正序相角與節(jié)點(diǎn)j的P相相角差；
式中，G，C?i；分別為交界支路ij側(cè)線路p相等效有功功率和無(wú)功功率；P7, 和< 分別為節(jié)點(diǎn)i的P相、t相電壓幅值和相角差；gf，<分別為節(jié)點(diǎn)i的p相與節(jié)點(diǎn)j的t相 互電導(dǎo)、互電納彳7 _為節(jié)點(diǎn)j的正序電壓幅值；，私I:分別為交界支路三相側(cè)節(jié)點(diǎn)i的t 相對(duì)單相側(cè)節(jié)點(diǎn)j的等效電導(dǎo)和電納，即-Kf的實(shí)部和虛部；為節(jié)點(diǎn)i的P相相角與節(jié) 點(diǎn)j的正序相角差； 以上各式中：

步驟33)構(gòu)造量測(cè)雅可比矩陣：
式f
h別為交界支路相關(guān)量測(cè)的量測(cè)雅可比矩陣，交界支路相關(guān)量 測(cè)為支路功率量測(cè)、支路兩端節(jié)點(diǎn)的電壓幅值量測(cè)和注入功率量測(cè)；
分別 為除交界支路相關(guān)量測(cè)外，單相網(wǎng)絡(luò)和三相網(wǎng)絡(luò)的量測(cè)雅可比矩陣；和分別為 步驟32)中交界支路相關(guān)量測(cè)的計(jì)算方程；h+(x)和1^〇〇分別為非交界支路相關(guān)量測(cè)的計(jì) 算方程； 步驟34)求解狀態(tài)變量的修正量 通過(guò)以下牛頓迭代法得到i:
式中，R為量測(cè)協(xié)方差矩陣
^信息矩陣
b第k次迭代狀 態(tài)變量的修正值；
b第k次迭代量測(cè)值與計(jì)算值之差
為第k次迭代的 量測(cè)雅可比炻咗? 如果
則狀態(tài)估計(jì)結(jié)束；否則按步驟2)標(biāo)記單-三相網(wǎng)絡(luò)，然后重復(fù)步驟 33)和步驟34)。
【文檔編號(hào)】H02J3/00GK104283211SQ201410507869
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】張志君, 劉陽(yáng)升, 王剛, 范廣民, 林濟(jì)鏘, 趙林 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)天津市電力公司, 天津大學(xué)