改进的基于复数域标幺化的快速解耦状态估计算法

当前基于复数域标幺化的配电网快速解耦状态估计算法仍存在部分支路阻抗比绝对值较大影响算法收敛性能的问题。针对该问题,提出了改进的基于复数域标幺化的快速解耦状态估计算法。在电压和功率的基准值中引入相角进行复数域标幺化,并对标幺化后阻抗比绝对值较大的支路进行串联补偿。该串联补偿方法通过给予待补偿支路1个附加电抗以减小支路阻抗比,同时串联1条虚拟支路以消除附加电抗对支路参数的影响,而最优补偿电抗的取值由各支路阻抗比绝对值的均值决定。分别在IEEE 33节点的对称配电系统和IEEE 13、123节点的不对称配电系统中对改进的基于复数域标幺化的快速解耦状态估计算法进行测试与分析。     

解耦变换模式下智能配电网快速状态估计算法

提出一种解耦变换模式下的智能配电网快速状态估计算法,基于修正功率解耦思想,将配电网中支路功率量测、负荷量测、虚拟伪量测、电流幅值量测解耦变换表达。进一步对解耦变换后的功率量测和电流幅值量测作保留非线性变换,使得量测方程线性化,从而简化迭代求解。该文算法以网络节点电压幅值、相角对其初值的变化量为状态变量,利用配电网中多种量测,将功率量测解耦迭代表达,求解规模降低,同时适用于含新能源接入的不同阻抗比配电网络。变换后量测雅克比矩阵常数化,状态估计中无需重复计算,进一步提高求解速度。通过标准测试系统和实际配电系统算例分析,从估计正确性、算法收敛情况、计算时间三方面验证该方法实用性。     

一种适应于配电网的交叉逼近状态估计方法

配电网的高阻抗比特点使得传统的输电网快速解耦状态估计无法使用,且快速解耦状态估计无法处理配电网中大量存在的电流幅值量测,因而往往不满足可观性要求。为此,提出一种适应于配电网的交叉逼近状态估计方法,通过交叉迭代求解所有节点电压幅值的平方和所有支路两端的相角差,待收敛后再求解电压复相量。算例分析表明所提方法对高阻抗比的配电网具有很好的适应性,在满足计算精度要求的同时具有较高的计算效率。     

基于果蝇优化算法的配电网状态估计

配电网状态估计的目的是根据获取的配电网的各种量测信息,估计配电网系统的运行状态,是配电管理系统(DMS)的重要核心功能之一。根据配电网特点,以电压幅值和相角为状态变量,以量测值和估计值误差最小为目标函数,以潮流方程和估计值的上、下限为约束条件,构建配电网状态估计的优化模型,采用果蝇优化算法对该模型进行求解。算例表明,基于视觉和嗅觉的觅食行为启发的果蝇优化算法可有效求解该优化模型,具有易于实现、控制参数少和计算精度高的特点,为配电网状态估计提供了新的途径。     

基于预测残差的配电网三相状态估计

为了提高配电网状态估计的计算精度和计算速度,针对常规抗差状态估计算法迭代次数较多的特点,给出了一种以节点电压为状态量,基于预测残差的配电网三相抗差状态估计方法。利用了配电网中各种类型的量测,通过对节点电压和支路电流的相位变换,以及对电流幅值量测进行的等效量测变换,实现了整个雅可比矩阵的常数化,在迭代过程中保持不变,降低了计算量。基于预测残差的信息设置抗差状态估计中的等价权,避免了常规抗差状态估计算法对等价权修正中不必要的多次迭代,提高了收敛速度。算例分析表明,所提的算法抗差能力强、计算速度快、数值稳定性和鲁棒性较好。     

基于混合量测的二次线性状态估计方法及其工程应用

基于相量测量单元(PMU)和数据采集与监控(SCADA)混合量测进行状态估计计算时,如果仍采用传统非线性估计模型,将面临PMU量测计算权值难以确定、PMU量测坏数据辨识不准、相角参考点和成熟商用程序改动等多方面问题。提出了一种基于混合量测的二次线性状态估计方法。该方法在传统非线性状态估计收敛后,利用其结果中的各节点电压幅值及相角估计值和PMU相量量测再进行二次线性状态估计计算,有效解决了上述问题。最后结合电网实例验证了该方法的有效性。     

一种将PMU支路电流量测引入非线性状态估计的方法

针对同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)的电流量测难以直接引入到传统加权最小二乘状态估计的问题,提出一种在极坐标下引入PMU支路电流量测的快速分解状态估计方法。采用旋转量测变换法,利用PMU的电压相角量测信息,将电流量测转化成为旋转量测,减小了副对角元素,实现了状态量在极坐标下的解耦,从而解决了电流量测与SCADA量测的融合计算问题。同时采用了动态更新相角的方法,在每次迭代过程中更新量测旋转所用的相角值,减小了因相角量测中的不良数据带来的误差。最后通过IEEE39节点算例对旋转量测方法与直接分解法、量测变换法这3种方法进行了仿真对比。结果表明,旋转量测方法改善了状态估计的精确性,计算速度较快,能够为调度中心的决策提供精确的数据支持。     

计及PMU量测的分步线性状态估计模型

提出一种基于广域量测系统(wide area measurement system,WAMS)和数据采集与监控(supervisory control and data acquisition,SCADA)系统混合量测的电力系统状态估计方法,该方法充分利用相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)量测方程为线性方程的特点,将SCADA量测方程分解为两步线性化方程,并将PMU量测数据中的电压幅值平方、电流幅值平方和相角量测分别添加到2个线性化方程中,从而实现PMU和SCADA混合量测状态估计的非迭代计算,提高了计算效率。通过IEEE标准系统和波兰电网仿真算例,验证了所提方法的有效性。     

基于新型PMU配置的局部配电网状态估计

针对配电网网络结构复杂,点多面广,配电自动化设备无法实现全覆盖,提出了一种基于非线性动力系统的局部配电网状态估计方法。所提出的方法是全局收敛的,并且可以使用PMU提供的稀疏同步相量量测而不受传统状态估计网络可观性的限制。对于电压控制或热极限控制等实际应用,需要有针对性地提高电压幅度或电压相角的精度,在这种情况下,提出了一种增强的状态估计模型,包括电压幅值测量残差约束和电压相角测量残差约束。仿真结果证实了所提方法的有效性。     

基于双解耦的配电网三相不平衡快速潮流算法

为实现三相配电网潮流的高效计算,同时兼顾对分布式电源、线路参数不对称、高R/X比值和弱环网的适应性,提出一种相间解耦与复数域快速分解算法相结合的主动配电网双解耦三相快速潮流算法。首先采用相间解耦补偿模型对配电线路三相直接进行相间解耦;然后利用复数域标幺化技术减小各相的R/X比值的影响,继而引入快速分解潮流算法进行相内分解运算。该方法中的两步解耦减小了雅可比矩阵维数并且使其在计算过程中保持不变,极大地简化了计算复杂性。该算法对分布式电源和弱环网也有较强的适应性。算例测试结果验证了所提算法的有效性。     

保留非线性的两级快速P-Q分解状态估计法

提出了一种新的状态估计算法,既保留了量测方程非线性又利用了快速P-Q分解方法,因此数学模型精度高且保留了快速P-Q分解的优点,提高了状态估计的计算精度和速度.采用系统分割方法将大系统分割为多个小系统,分别对每个小系统进行状态估计,然后对各小系统的状态估计结果进行协调,得到整个系统具有同一参考节点的状态估计结果,这样可大大提高状态估计的计算速度,有利于进行大电网的状态估计.在18节点系统上进行的数字仿真实验验证了该方法的有效性.     

配电系统关键量测解耦快速辨识及鲁棒量测优化配置

对配电系统实时运行状态的准确感知离不开状态估计,状态估计的正常运行与量测系统状况紧密相关。文中提出了一种针对三相不平衡配电系统的关键量测和关键量测组解耦快速辨识的新方法,该方法实现了关键量测和关键量测组辨识的解耦和非迭代:一方面,辨识过程仅需进行有功功率部分的状态估计,极大降低了计算规模;另一方面,整个计算过程无需迭代,并给出了相应的严格理论证明。此外,建立了配电系统三相m~(-1)鲁棒量测优化配置模型,以保证任一量测缺失时网络仍然可观测。将所提方法和模型应用于改进的IEEE 37节点算例进行测试,计算结果显示关键量测解耦快速辨识方法的辨识速度远快于解耦前,鲁棒量测优化配置显著降低了配电系统不可观测的风险。     

基于等效功率变换的配电网状态估计算法

提出一种基于等效功率变换的配电网状态估计算法，将配电网中的功率量测、电压幅值量测、电流幅值量测统一变换为支路首端等效功率量测，采用修正量测雅可比矩阵的迭代方法求解。该方法能够利用配电网中的各种量测，并且P，Q解耦迭代，有较高的运算效率和数值稳定性，对量测配置也无特殊要求。文中还提出一种通过添加零虚拟负荷量测提高数值可观性的方法，使原本不可估计的网络能够进行状态估计。     

基于广域测量系统的混合量测状态估计算法

针对当前广域测量系统（WAMS）测量点少、无法进行状态估计的问题，提出利用量测变换的方法将数据采集与监控系统 (SCADA)支路功率量测转换成等效电流相量量测，与WAMS量测组成混合量测系统，并提出了直角坐标系下混合量测的状态估计算法。理论分析和算例表明该算法具有常数的雅克比矩阵和信息矩阵，而且信息矩阵能够针对节点电压相量的实部和虚部进行解耦处理。该算法收敛快速，属于线性收敛，且基本不受系统规模的影响。此外，本文还研究了该算法对有注入功率节点的处理，不同R/X值对该算法收敛情况的影响以及PMU量测值对估计结果精度的影响分析。     

Management of reactive power sharing & power quality improvement with SRF-PAC based UPQC under unbalanced source voltage condition

This paper is proposed to establish a new control algorithm for UPQC (unified power quality conditioner) to improve power quality and manage effectively equal reactive power sharing between shunt and series inverter of UPQC under unbalanced source voltage condition. The extraction of instantaneous power angle for reactive power sharing faces difficulty with unbalanced source voltage condition. This paper presents a new SRF (synchronous reference frame) based PAC (power angle control) method using decoupled load current parameters for efficient utilization and coordination of UPQC inverters. The proposed controller contributes in improvement of source current and load voltage harmonic profile, provides efficient way of load reactive power compensation and load voltage compensation for sag, swell and unbalanced condition. Effect of source voltage variations in the form of sag, swell or unbalancing on variable power angle estimation and reactive power calculations are also validated through a mathematical analysis. SRF based PAC control approach and PAC based UVT (unit vector template) control approach is adapted for estimating the reference signals of shunt and series inverter respectively and thus reducing the need of extra computation. The simulation and experimental analysis is carried out using Matlab/Simulink software package for computer simulation and a dSPACE based experimental setup for real time verifications.     

基于改进匹配潮流技术的配电网虚拟量测

针对缺少冗余量测的配电网系统,为了简化状态估计方法、保证计算精度,优化配电网络状态,基于匹配潮流思想提出了配电网虚拟量测的概念,建立了以电压量测自适应抗差加权最小二乘为目标函数、以网络潮流匹配和功率失配量分配参数方程为约束条件的虚拟量测数学模型,给出了引入混沌优化、强引导机制的改进粒子群优化求解方法,并详细介绍了配电网虚拟量测的应用流程。采用IEEE8、IEEE33、IEEE69节点系统对该方法进行测试,结果表明,方法可在较少的迭代次数内获得较为准确的配电网状态,且不涉及量测变换、矩阵计算,具有良好的应用前景。     

电力系统状态估计算法的综合分析

简要介绍了电力系统状态估计的基本概念及功能,描述了状态估计的数学模型。介绍了几种电力系统状态估计的基本算法,即加权最小二乘法、快速分解法、基于量测变换及逐次型的状态估计算法等,并对这些算法作了简明的对比,指出各个算法的优缺点。最后,为了满足电力系统状态估计的要求,又提出了几种新型的状态估计算法。并且指出了状态估计算法中值得研究的几个方面。     

An improved fast decoupled power flow model considering static power–frequency characteristic of power systems with large‐scale wind power

Large‐scale wind power (LSWP) integration may cause significant impact on power system frequency, so it is necessary to take frequency regulation issues into account in power system steady‐state operation analysis. An improved fast decoupled power flow model considering static power–frequency characteristic of power systems with LSWP is proposed in this paper. In this scheme, the active power of generators and loads are presented with their static power–frequency characteristics. The slack bus degenerates to the nodal voltage phase angle reference bus of the system, and all the generators with frequency regulation capability participate in unbalanced power regulation. The power flow calculation results can reveal the impact to the system frequency of operation mode change and load variation, and present the output adjustment of the generators. The proposed model can be solved conveniently by the block solving technology based on the fast decoupled power flow algorithm. The scheme presented in this paper has been tested on the IEEE standard 30‐bus test system by simulating basic operation and primary and secondary frequency regulation of the generators, which demonstrated the validity by the method. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.