基于灵敏度分析的多区域互联电力系统状态估计

研究了多区域互联电力系统的状态估计问题,提出了基于灵敏度分析的互联电力系统的状态估计方法.该方法将互联系统联络线两端子系统状态估计独立计算所得线路功率不匹配量作为各子系统的虚拟变化量测量,基于各子系统量测量、状态量和功率估计值之间的灵敏度关系,计算修正各子系统状态量和功率估计值,迭代求解互联系统状态估计解.仿真试验结果充分说明该状态估计方法计算结果准确、速度快,且在互联系统计算中心无法获得部分子系统数据情况下,能够最大限度地准确给出互联的可观测系统状态估计解.     

计及PMU的搭接式分布状态估计

针对多区域互联电力系统的状态估计问题,采用基于相量测量单元(PMU)和灵敏度矩阵修正的方法。该方法利用PMU量测量来协调子系统参考节点,将互联系统联络线的两端子系统分别进行独立的状态估计,用两系统状态量的平均值修正联络线状态量,把修正前后联络线支路功率变化量作为虚拟节点变化量测,基于支路功率变化量对节点状态量的灵敏度矩阵来修正子系统状态估计结果。以IEEE14节点为例进行仿真,结果验证了该算法的有效性。     

改进的零注入约束双线性WLAV状态估计

实际电网中存在许多注入功率严格为零的零注入节点,零注入节点的注入功率量测为绝对准确的量测量,但这些测量并没有得到充分利用。因此,通过注入功率为零的节点建立功率约束方程作为对状态估计的约束条件,再对极坐标系下的电力系统非线性量测方程进行两步线性化,得到计及零注入约束的双线性抗差状态估计方程,用约束方程对第一步线性过程结果进行修正。最终结果证明该算法在提高估计精度的基础上,不会增加系数矩阵的阶数,且改进后的算法仍然拥有较高的计算效率。国内某实际省网以及选取的IEEE标准系统的仿真结果证明了该方法能有效提高计算精度和计算效率。     

基于异步迭代的多区域互联系统动态潮流分解协调计算

在全局电网分解协调计算中，为增加各子系统计算的独立性，并减小协调计算对通信系统的要求，提出了一种新的基于异步迭代的互联系统分解协调动态潮流计算方法，这种方法允许每个参与分布式计算的子系统自由选择本系统内的Vθ节点，采用内、外两层迭代的方式求解整个互联系统的动态潮流。以各子系统单独潮流计算作为内层迭代，再利用边界条件构造关于边界节点状态量的不动点迭代格式，通过不断修改各子系统相应外边界节点的等值注入作为外层迭代来统一全网潮流解。所提出的算法经IEEE9节点试验系统验证，可获得全网动态潮流解。     

PMU在多区域互联系统状态估计中的应用

利用PMU和SCADA (数据采集与监控系统)组成混合量测,提出一种基于PMU量测多区域互联系统状态估计方法.从通过对角块加边模型(BBDF)的方法对大规模系统进行分区出发,在各区域内部单独进行状态估计的基础上,推导通过区域间数据交换得到修正的各区域外网戴维南等值,进而利用边界条件构造基于边界节点状态量的状态迭代模型,并通过不断修正各子系统相应的外界节点状态得到整个系统状态估计结果,通过6机25节点系统的仿真结果,验证了算法的有效性及优越性.     

基于灵敏度矩阵的分布式状态估计

针对分布式状态估计问题,采用基于相量测量单元（PMU）和灵敏度矩阵修正的方法。利用PMU量测量来协调子系统参考节点,并通过修正子系统独立状态估计联络线上的状态量,得到联络线上支路功率变化量,利用支路功率变化量对节点状态量的灵敏度矩阵来修正子系统状态估计结果。以IEEE14节点为例进行仿真,结果验证了该算法的有效性。     

基于混合量测的电力系统线性动态状态估计算法

针对当前电力系统中广域测量系统（WAMS）和数据采集与监控（SCADA）系统并存的现状，利用量测变换技术，将SCADA系统下支路功率量测和节点注入功率量测转换为等效的电流相量量测，并与WAMS组成混合量测系统，在此基础上提出了直角坐标系下的线性动态状态估计算法。该算法采用Holt两参数线性指数平滑技术，结合线性定常系统Kalman滤波原理，实现了系统状态的预测和估计。该算法具有常数雅可比矩阵，从而大大减少了动态状态估计的计算时间，保证了动态状态估计的计算精度。通过IEEE14节点系统的仿真结果，验证了该算法的有效性和优越性。     

基于KKT条件分解的互联电网分布式状态估计算法

分布式状态估计可用于在线生成互联电网一体化潮流断面.针对无约束优化问题描述的全网状态估计,提出了一种新的分解协调算法.采用节点撕裂法对互联电网进行切分,将全网状态估计问题的KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件方程分解为协调侧和分区侧2个部分.在边界节点状态给定情况下,各分区电网可独立求解分区侧KKT条件方程,获得自身状态估计结果.此时,若协调侧KKT条件方程的残差满足设定条件,则可判断全网状态估计收敛.由此出发,可构建全网状态估计分解协调计算模型,通过求解协调侧KKT条件方程获得边界节点状态修正量,从而调整分区状态估计结果,使其达到一致收敛.文中分别采用JFNG(Jacobian-free Newton-GMRES (generalized minimal residual))算法和逆Broyden拟Newton法这2种方法实现协调侧KKT条件方程求解过程.IEEE 14节点系统、IEEE 39节点系统和实际电网1 165节点系统的测试结果证明,所提出的分布式状态估计算法具有较高的准确性、收敛速度和计算效率.     

基于超短期负荷预测和混合量测的线性动态状态估计

目前电力系统量测主要是广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)和数据采集与监控系统(supervisory control and data acquisition,SCADA)混合量测并存。利用量测变换技术,将SCADA系统下支路功率量测和节点注入功率量测转换为等效的电流相量量测,并与WAMS量测组成混合量测系统,在此基础上提出了直角坐标系下的线性动态状态估计算法。此外,采用高精度的母线超短期负荷预测并通过潮流计算得到预测值,实现了系统状态的实时跟踪预测。该算法减少了动态状态估计的计算时间,提高了动态状态估计的计算精度。采用IEEE14节点系统对提出的算法进行了验证。     

多采样周期混合量测环境下的主动配电网状态估计方法

针对主动配电网中远程终端单元(RTU)、相量测量单元(PMU)与高级量测体系(AMI)多采样周期量测数据长期共存的实际情况,提出了一种基于RTU,PMU,AMI混合量测的主动配电网状态估计混合算法。该混合算法由非线性静态状态估计、线性静态状态估计与线性动态状态估计3种算法组成。线性动态状态估计与线性静态状态估计利用PMU量测与RTU量测,实时跟踪系统注入节点有功功率与无功功率的变化,在非AMI量测的采集时刻,为非线性静态状态估计提供高精度的虚拟量测。所提算法缩短了非线性静态状态估计的计算周期,提高了非线性静态状态估计的精度,提升了对主动配电网运行状态的预测能力。通过算例仿真,验证了所提算法的有效性。     

基于一致性理论的多区域电力系统分布式状态估计

随着电网规模不断扩大,传统集中式状态估计方法的数据通信与存储任务重、计算量大,难以满足现代电力系统状态估计需求。在计及系统状态估计非线性的基础上,将电力系统划分为若干个不重叠的子区域,并利用拉格朗日乘子法对状态估计方程进行解耦,建立电力系统多区域非线性状态估计模型。基于一致性理论建立全分布式状态估计方法对模型进行求解,该方法无需状态估计控制中心,只需各子区域交换一致性变量和边界节点的状态变量信息,各子区域便可平行独立地计算本地状态变量估计值,较集中式状态估计均衡了通信及计算负担。IEEE 14节点系统仿真结果验证了所提分布式状态估计方法的有效性。     

基于潮流方程组拼接模式的互联系统分布式潮流计算

目前互联电力系统使用集中式和分布式建模2种思路来获得全局广域潮流解,2种思路各有优缺点。文中力图将两者的优点结合起来,提出了一种带有集中式特点的分布式潮流拼接算法。该算法将各子网的导纳矩阵、节点注入功率向量、节点类型信息向量拼接起来构成全局潮流方程组,据其在某个子网侧计算出全局潮流后,将其余子网的潮流数据传送回去从而获得全网的分布式潮流。拼接算法无需进行全网一体化建模或模型拼接,各子网间亦无需进行协调迭代计算,但所求得的潮流计算结果却与一体化建模时完全一致。在IEEE9节点系统上进行的数值仿真实验表明了所述拼接算法具有较突出的优势。     

互联电网的直流最优潮流分解算法研究

研究了大系统互联电网的最优潮流优化策略,基于部分对偶理论分析了电网分区的分解协调模型,提出了一种基于直流最优潮流模型的互联电网多区域分解最优潮流并行求解算法,将一个大的电网互联系统分解成多个区域子问题,每个区域子问题是个典型的二次规划问题,使用直流最优潮流模型来求解互联电网的最优潮流分布,讨论了分区优化收敛条件。通过交换输出电价和边界节点相位角,完成区域间的信息交换。使用上述分解算法对IEEERTS-96算例的多个互联区域进行了分析,结果表明本文算法是一种有效的求解算法,适合大区电网互联后在线分布式动态OPF计算。在电力系统有极大的应用前景。     

超大规模电网快速状态估计的实现方法

随着一体化互联大电网全局分析决策中心的建设,对实时状态估计计算速度提出了更高要求。采用多线程并行计算技术实现了快速分解状态估计信息矩阵的快速计算,在稀疏矩阵节点优化编号及其因子分解过程中采用标准模板库关联容器存储稀疏矩阵。基于新一代调控系统验证环境和实际电网拼接模型算例进行了验证。结果表明：在超大规模电网状态估计中,采用多线程并行计算信息矩阵及其因子分解具有较高的加速比,结合基于关联容器的稀疏矩阵存储格式,能够有效提升编程效率和程序品质以及状态估计的计算效率。     

Diakoptic State Estimation Using Phasor Measurement Units

This paper presents a diakoptic-based distributed state estimation (SE) algorithm suitable for large-scale power systems. In the proposed approach the large-scale power system is divided into a certain number of subsystems by removing tie line measurements. Based on diakoptic theory, the SE problem is then partitioned into a number of subproblems which are solved for each subsystem using local computational resources. In subsequent steps, the intermediate subsystem SE solutions are sent to a central computer for completing the state estimation process by taking the tie line measurements into consideration. Phasor measurement units are used to make each subproblem solvable and to coordinate the voltage angles of each subsystem SE solution. Test results on the IEEE 14-bus test bed and IEEE 118-bus test bed are provided.      

A Distributed State Estimator Utilizing Synchronized Phasor Measurements

With the creation of balancing authorities by the North American Reliability Council that span large portions of the North American interconnection, and stringent requirements for real time monitoring of power system evolution, faster and more accurate state estimation algorithms that can efficiently handle systems of very large sizes are needed in the present environment. This paper presents a distributed state estimation algorithm suitable for large-scale power systems. Synchronized phasor measurements are applied to aggregate the voltage phase angles of each decomposed subsystem in the distributed state estimation solution. The aggregated state estimation solution is obtained from the distributed solution using a sensitivity analysis based update at chosen boundary buses. Placement of synchronized phasor measurements in the decomposed subsystems is also investigated in this paper. Test results on the IEEE 118-bus test bed are provided     

基于联络线扩展区域分解协调的分布式并行状态估计

为适应互联电网日益复杂的结构形式和分层分区管理模式,采用联络线分区解耦方式对互联系统进行分布式状态估计计算。考虑到估计计算精度与计算效率的均衡,提出了一种将联络线扩展区域状态估计和灵敏度矩阵协调算法结合的分布式状态估计算法。设计分布式状态估计整体思路,一方面,在实现联络线分区解耦的前提下,完成分区层各子区独立状态估计计算和灵敏度矩阵求解,利用子区计算时机动态构建协调层联络线估计区域并完成并行状态估计计算;另一方面,根据协调层下发的联络线估计值和灵敏度矩阵,分区层各子区并行实现边界估计值不匹配量的协调修正计算。最后,通过IEEE 118节点、IEEE 30节点和实际互联电网的模拟仿真,验证上述算法实现分布式状态估计计算的优越性。仿真结果表明,采用该算法进行分布式估计计算,既具有较高的估计精度、收敛速度和计算效率,又可实现并行独立计算,避免集中式状态估计计算规模大、无法解决局部不可观测或不收敛的瓶颈问题。     

跨区域互联电网的可用输电能力计算方法

为确保电网安全,保证跨区域电力交易的正常进行,提出了计算跨区域互联电网可用输电能力的方法。相比于其他方法,该方法仅需交换边界节点电压和购电用户有功负荷增长量即可准确地计算出跨区域互联电网的可用输电能力。首先,建立了适用于可用输电能力计算的外网等值模型,使各个区域从互联电网中解耦。同时,建立了虚拟的平衡节点和自动调节的边界注入功率,使各个区域可以进行独立的潮流计算。然后,采用分布式潮流计算对区域电网的潮流进行校正,旨在减小各个区域电网潮流计算的偏差。最后,根据定义计算出了跨区域互联电网的可用输电能力。通过IEEE 118节点系统的仿真计算,证明了该方法的有效性和准确性。     

兼顾电压稳定的互联电网电压／无功协调控制

互联电网各控制中心在进行电压/无功控制时有必要采用协调控制手段,以实现无功的合理分布,避免控制振荡。文中以互联电网网络方程为基础,分别推导了基于L指标的节点最优无功注入量和对应电网有功网损最小时的节点最优无功注入量。进而根据分解协调计算思想,设计了兼顾电压静态稳定性和经济性的互联电网区域电压/无功协调控制模型。最后分别通过两种互联电网模型的仿真实验,验证了所提出的兼顾电压稳定的互联电网电压/无功协调控制的机理与方法的正确性与有效性。