变电站状态估计的工程实践与效益分析

基于零阻抗支路的变电站三相非线性状态估计在变电站内进行拓扑和量测错误的辨识,从而提高调度中心状态估计的可靠性和精度。报告了该技术在工程实现中的硬件配置、站域量测信息集成、与调度中心的互联、对时与周期选择等问题,并分析其效益,表明该技术具有高可靠性和通信量小的优点,并有效提高了对电网的监控能力和实时模型的可靠性。仿真实验及华东电网现场应用验证了该技术的有效性,满足实时在线应用需求,具有广阔的推广应用前景。     

变电站-调度中心两级分布式状态估计

提出一种变电站—调度中心两级分布式状态估计方法,在变电站级实施基于基尔霍夫电流定律的零阻抗三相状态估计,在调度中心级对变电站上传的熟数据进行处理,实现全网单相状态估计。详细讨论了变电站—调度中心两级分布式状态估计的整体架构、算法、熟数据传输、对时及周期选择、传输协议、过渡期方案等,以说明该方法的可实施性。算例结果表明,该方法有利于在变电站内同时辨识三相坏数据和拓扑错误,减轻通信负担,并提高调度中心全网状态估计的可靠性。     

基于转移潮流的状态估计模型

传统的状态估计把量测方程作为约束条件,以量测残差的加权平方和或加权绝对值之和最小等为目标函数进行估计,因而不能直接辨识出拓扑错误.为了同时辨识拓扑错误和不良数据,文中把转移潮流方程增广为状态估计的约束条件,在目标函数中同时计及转移潮流的残差和量测残差,对已有的加权最小绝对值状态估计进行了改进,提出了可以同时辨识支路拓扑错误和不良数据的状态估计模型.文中给出了某省实际电网的计算实例.     

基于多源多时空规则的变电站拓扑检错

提出了基于多源多时空规则的变电站拓扑检错方法。利用了变电站多源量测的冗余性优势,提出了元件、间隔、电压等级等多空间尺度的关联性规则和多时间断面的关联性规则,并给出了具体的实现方法。该方法可提高拓扑错误的辨识能力,尤其是提高无模拟量测的刀闸的辨识能力,可为调度中心提供可靠的拓扑结构。仿真算例和现场应用情况均验证了该方法的有效性。     

抗差最小二乘法状态估计

研究电力系统状态估计具有重要的理论价值和实际意义 ,在现代调度控制中心 ,状态估计是实现EMS/DMS的许多功能 :调度员潮流、事故预想分析和调度员模拟培训等的基础。在实际运行的电网自动化系统中 ,要想实时得到正确的网络状态估计结果是很困难的 ,因为在进行状态估计的过程中 ,必须考虑多个坏数据和多个拓扑错误同时存在的情况。抗差估计理论主要研究抗拒少量粗差 (泛指离群的误差 )对估值的影响。拓扑错误和坏数据可以分别看作带有粗差的网络参数和量测数据 ,因此可以将抗差最小二乘法用于存在拓扑错误和坏数据时的状态估计。算例结果表明 ,抗差最小二乘法具有良好的抗粗差能力和收敛可靠性 ,收敛速度快 ,并能够将抗粗差和状态估计在计算过程中一次完成 ,不需要象普通最小二乘法一样进行多次的状态估计计算。     

抗差最小二乘法状态估计

研究电力系统状态估计具有重要的理论价值和实际意义,在现代调度控制中心,状态估计是实现EMS/DMS的许多功能:调度员潮流、事故预想分析和调度员模拟培训等的基础.在实际运行的电网自动化系统中,要想实时得到正确的网络状态估计结果是很困难的,因为在进行状态估计的过程中,必须考虑多个坏数据和多个拓扑错误同时存在的情况.抗差估计理论主要研究抗拒少量粗差(泛指离群的误差)对估值的影响.拓扑错误和坏数据可以分别看作带有粗差的网络参数和量测数据,因此可以将抗差最小二乘法用于存在拓扑错误和坏数据时的状态估计.算例结果表明,抗差最小二乘法具有良好的抗粗差能力和收敛可靠性,收敛速度快,并能够将抗粗差和状态估计在计算过程中一次完成,不需要象普通最小二乘法一样进行多次的状态估计计算.     

最小信息损失状态估计中潮流和拓扑统一估计的通用理论

传统的电力系统状态估计方法具有严格的数学前提.为了提出更通用的状态估计方法,该文建立了遥信的广义信道模型,给出了遥信的信息损失计算式,发展了最小信息损失状态估计理论.将遥测和遥信在信息空间上统一建模,得到了潮流和拓扑统一估计的通用理论和方法,可以充分利用遥测和遥信等混合数据中所蕴含的信息量,对电网潮流和网络拓扑实施同步估计,并取消了传统状态估计必须保证拓扑正确的数学前提,为拓扑错误辨识提供了严格的数学基础.     

最小信息损失状态估计在拓扑错误辨识中的应用

网络拓扑的错误导致状态估计结果不可用,一直是电力系统状态估计应用中的难题.该文将最小信息损失（MIL）状态估计理论应用到拓扑错误辨识中,提出了具有严格数学基础的MIL拓扑检错新方法.该方法综合利用了蕴涵在遥测和遥信中的信息量,在总体信息损失最小的估计目标下,对遥信和遥测实施统一最优估计,并给出拓扑检错结果.文中还分析了MIL法与传统方法的内在联系,指出了传统残差法是MIL法的特例,讨论了新方法的在线实现问题.给出了小算例系统和实际系统的对比试验研究,结果验证了MIL法比传统残差法具有更低的错误率和更强的可扩展性.     

基于支路等值的拓扑辨识方法

状态估计中拓扑辨识是一个疑难问题,很多拓扑辨识方法把开关状态作为未知量引入估计过程,对量测冗余度和精度提出了较高要求,加大了状态估计辨识可疑数据的难度,工程应用困难。通过支路关联遥测遥信互校,确定运行状态可疑的支路。状态可疑支路在状态估计中作为参数未知支路,只需要引入一个状态变量,从支路参数计算结果就可判断支路运行状态,并给出了支路电导引入信息矩阵方法。正确判断支路运行状态后,利用状态估计节点电压计算支路潮流并修正两端节点注入,就可得到完整的电网运行状态,无需重新状态估计。该方法可以辨识小潮流支路拓扑错误。测试结果表明,由于在常规PQ解耦状态估计引入未知量,只增加一维状态量,计算速度快,拓扑辨识结果准确,适合在在线系统中应用。     

变电站状态估计中互感器虚假数据注入攻击分析

变电站实时量测的源头——电压和电流互感器采样序列可能遭受恶意的信息攻击而变得不可信,从而影响状态估计及相关高级分析及决策功能的可靠性。首先通过对采样原理的介绍,说明采样序列与量测的关系,表明攻击采样序列将可能导致量测中出现一致性量测坏数据。重点对虚假数据注入攻击下的攻击模式进行讨论,研究对电压、电流互感器输出的采样序列成功实施不可观测攻击的条件以及最小攻击代价。研究结果表明了互感器的配置冗余度及合理性在防御攻击方面的重要性,为制定量测保护策略奠定了基础。     

基于集合论估计的电网状态辨识(五)拓扑错误识别

电网的拓扑模型是感知电网状态的基础,错误的拓扑模型将导致状态辨识的结果严重偏离真实的运行状态,因此拓扑错误的辨识非常关键。目前已有拓扑错误辨识的方法在应用于大规模系统和同时辨识不良数据和拓扑错误等方面存在不足。文中基于最少拓扑错误准则,建立了拓扑错误识别的混合整数规划模型,其中测量方程以线性约束和锥约束的形式给出,并采用混合整数不等式来解耦整数变量和连续变量。该模型可高效求解,且可有效识别支路拓扑错误和厂站拓扑错误。     

基于IGG法的电力系统状态估计

针对现有电力系统状态估计的不足,提出了一种基于IGG(Institute of Geodesy &Geophysics,Chinese Academy of Sciences)法的抗差估计方法。分析了抗差估计理论应用于状态估计时,初值和权函数选取的原则及一般方法,兼顾了估计结果的准确性和数值稳定性。将抗差最小二乘法用于存在拓扑错误和坏数据时的状态估计,结合网络参数估计辨识法,得出坏数据和可疑支路的正确状态,使抗差和状态估计在计算中一次完成。算例结果表明,该法抗差能力强,收敛速度快,而且具有较好的准确性和数值稳定性。     

基于最大指数绝对值目标函数的抗差状态估计方法

为提高状态估计的抗差性,提出一种基于最大指数绝对值目标函数的状态估计(maximum exponential absolute value state estimation,MEAV)方法。首先给出了MEAV的基本模型,并介绍了其理论基础和数学性质。由于 MEAV基本模型的目标函数并非处处可导,因而无法利用基于梯度的方法进行求解。为此,给出了 MEAV 基本模型的等价模型,并详细推导了基于原-对偶内点算法的MEAV等价模型的求解方法。算例分析表明,MEAV 在估计过程中可自动抑制多个强相关不良数据,显示了良好的抗差性和较高的计算效率,因而具有良好的工程应用前景。     

基于异步迭代模式的电力系统分布式状态估计方法

互联电网安全运行所要求的一体化建模与计算对分布式状态估计提出了新的要求,为了给后续的基于异步迭代模式的分布式能量管理系统高级应用提供一个较为精确的基态计算模型,也为解决传统两层式状态估计中出现的边界失配量较大的问题,提出了一种基于异步迭代模式的分布式状态估计方法。该方法基于等值网等值量测修正思想,通过构建关于边界状态量的不动点迭代格式,实现基本的分布式状态估计方法;通过在异步迭代过程中,强制外网等值量测数据为非坏数据,再经协调计算,借用外网量测信息解决了内网靠近边界区域的不良数据难以辨识的问题。以IEEE 118节点系统为标准算例进行测试,测试结果验证了所提方法的有效性。     

基于不确定性推理的变电站拓扑错误辨识

采用基于确定因子的不确定性推理方法,文中提出一种变电站拓扑错误辨识方法。在规则法的基础上,根据规则采用的数据类型和关系的不同,将规则分为四大类进行阐述。然后根据不确定性推理方法,对各类拓扑错误辨识规则建立了不精确模型,利用不确定性推理的传播算法和合成算法,计算出每个断路器和刀闸的综合可信度,从而判断断路器和刀闸的开合状态。该方法利用变电站内三相多源数据,冗余度高,提高了对刀闸的辨识能力,解决了规则冲突的问题。算例结果表明,该算法能够对多个不良数据和拓扑错误同时存在的情况进行有效辨识。     

利用支路参数的状态估计法辨识拓扑错误

采用利用支路参数的状态估计法辨识网络拓扑错误。引入支路参数表示支路运行状态,并将其作为参数变量扩展进传统最小二乘状态估计模型中的状态变量中,通过构造新的目标函数求解参数估计值,根据参数估计值大小判断支路运行状况。所述方法在试验系统上进行了试算。