变化量测触发方式下的状态估计算法分析

分析了变化量测及量测闽值等相关概念，提出了变化量测触发方式下的逐次追踪状守估计，每一触发时刻仅对变化量测进行处理。通过算例，对追踪估计有效时段及重启计算问题进行了说明和分析。此方法不但能够明显缩短单次状态估计计算的时间，而且能够保证较高的计算精度，具有实用化的潜力。     

配电网状态估计的全局灵敏度分析及应用

在配电网状态估计中,量测装置配置不齐全,通常引入伪量测来满足系统的可观性要求。考虑到量测数据有一定的误差以及伪量测与真实值之间可能存在偏差,配电网状态估计的量测和伪量测存在不确定性,这会影响配电网状态估计的准确性。文中提出了配电网状态估计的全局灵敏度分析方法,辨识影响状态估计精度的关键(伪)量测不确定性因素及其位置;利用稀疏多项式混沌展开计算全局灵敏度指标,以提高全局灵敏度分析的计算效率;建立了基于不确定性因素重要性排序的量测装置布点方法。采用IEEE 33节点配电网进行仿真,通过与常用方法进行比较,验证了所提方法的有效性。该方法克服了传统状态估计灵敏度分析方法的不足,能有效评估(伪)量测不确定性因素的交互作用对状态估计的影响;此外,基于全局灵敏度分析的量测装置布点方法能显著提高配电网状态估计精度。     

基于灵敏度分析的线性混合量测状态估计

提出一种基于灵敏度矩阵并以相量测量单元(PMU)采样为周期的混合量测线性估计方法.把PMU的电流量测转换成功率量测,在初始计算时刻与基于监控和数据采集系统的量测一起进行非线性运算,得到状态估计值和功率量测量之间的灵敏度矩阵.在后续的PMU采样时刻,将转换得到的功率量测和通过负荷预报补充的伪量测组成混合量测,然后根据求得的灵敏度矩阵进行以PMU采样为周期的线性跟踪计算.当估计误差积累到一定程度时,重新进行一次混合非线性计算以更新灵敏度矩阵.通过IEEE 118节点系统,给出了负荷变化速率、预报误差和PMU量测数对所提估计方法计算精度的影响.结果表明,负荷变化越慢、预报误差越小、PMU的个数越多,其跟踪计算精度越高.     

电网自愈控制中的状态估计模式研究

自愈电网概念的出现要求发展新的网络状态分析方法，作者将用于运行控制的过程状态估计和用于在线监测的断面状态估计相结合，提出了面向过程的状态估计的概念和模型，通过估计系统在某一分钟级运行时段上的过程特征断面的状态，准确、全面地描述系统在该运行时段的运行工况，解决了测量快速与决策慢速之间的矛盾。同时提出了变化量测触发方式的断面状态估计，由量测量的变化引导断面状态估计的触发，获得了良好的在线监测效果，并给出了自愈电网中完整的状态估计模式。过程状态估计和传统状态估计的计算结果验证了文中分析和模型的正确性和优越性。     

基于相量量测的电力系统线性状态估计

分析了相量量测装置的量测误差情况，指出了相量量测参与状态估计计算的必要性。在完全使用相量量测的情况下，给出了基于直角坐标系的实数形式的电力系统线性量测方程和相应的线性静态状态估计算法。对负荷预报加潮流计算的系统状态预报方法进行改进，通过对误差协方差阵计算公式的推导与简化，提出了新的预报误差协方差阵计算公式，并将其与线性量测方程相结合，提出了基于相量量测的线性动态状态估计算法。最后讨论了线性状态估计算法的使用条件，并采用IEEE 30节点系统对提出的算法进行了验证。     

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。     

交直流混合系统状态估计算法研究与分析

采用最小二乘法对交直流输电系统的状态估计问题做了详细的分析和评价。在四种典型的交直流系统状态估计算法的基础上,增加了一类处理交直流系统之间关系的状态估计方法。针对五种算法对交流、直流系统的处理方法,采用一含有双端直流输电系统的14节点算例和一含有两条直流输电线路的300节点系统算例,进行多样本采样计算,从算法的优化效果、估计误差、迭代次数、对量测系统的适应性和计算速度等方面进行了详细的对比分析,总结了五种算法在不同的交流、直流系统量测配置情况下的计算性能,详细分析了几种算法的优缺点和实用性。针对电力系统状态估计的研究现状和现场需求,提出了直流系统状态变量的选取原则,对每个换流站只需选择两个状态变量即可,一个是直流电压,另一个是换流器控制角或换流变压器分接头。归纳出直流系统量测配置的特殊问题,即直流系统量测方程中必须包括无功量测或者触发角（熄弧角）量测,否则交直流混合系统状态估计发散的可能性比较大。     

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.     

基于多调度控制中心的分解协调状态估计

针对区域互联大电网集中式状态估计实时性、快速性和鲁棒性效果差的问题,提出了基于多调度控制中心的分解协调状态估计方法。该方法在电网分层分区的控制管理模式下采用节点分裂法将电网进行实时动态分区,将全网状态估计范围分解成电气主网和多个子分区,建立全网状态估计分解计算模型,基于电气主网和子分区的边界量测不匹配量及边界量测灵敏度迭代求解子区域状态量,实现主网和子分区状态估计结果的协调。在模型中心形成全电网状态估计结果以满足基于全网大模型的潮流计算、安全稳定分析等高级应用的计算需求。在D5000系统中的实际应用证明所提出的分解协调状态估计算法具有较高的准确性、收敛性和计算效率。     

交直流混合系统状态估计算法研究与分析

采用最小二乘法对交直流输电系统的状态估计问题做了详细的分析和评价.在四种典型的交直流系统状态估计算法的基础上,增加了一类处理交直流系统之间关系的状态估计方法.针对五种算法对交流、直流系统的处理方法,采用一含有双端直流输电系统的14节点算例和一含有两条直流输电线路的300节点系统算例,进行多样本采样计算,从算法的优化效果,估计误差、迭代次数、对量测系统的适应性和计算速度等方面进行了详细的对比分析,总结了五种算法在不同的交流、直流系统量测配置情况下的计算性能,详细分析了几种算法的优缺点和实用性.针对电力系统状态估计的研究现状和现场需求,提出了直流系统状态变量的选取原则,对每个换流站只需选择两个状态变量即可,一个是直流电压,另一个是换流器控制角或换流变压器分接头.归纳出直流系统量测配置的特殊问题,即直流系统量测方程中必须包括无功量测或者触发角(熄弧角)量测,否则交直流混合系统状态估计发散的可能性比较大.     

结合模糊综合评判与决策的电力系统状态估计

针对电力系统状态估计中各种类型量测数据精度对状态估计结果有重要影响的问题,在基本加权最小二乘法估计的基础上,结合模糊综合评判与决策中的层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)讨论了一种改进权值确定方法的加权最小二乘法。它是将电力系统状态估计分解为量测值与估计值的差值平方最小(目标)、不同类型的量测值(准则)、各类型量测值相对精度的大小(方案)等层次,在此基础上进行定性和定量分析。通过IEEE 14-bus、IEEE 30-bus和IEEE 57-bus的标准算例进行仿真分析,证明层次分析法确定权值的加权最小二乘法能够有效地计算出电力系统的状态估计值。通过和基本加权最小二乘法进行比较,证明了该方法的优越性和实用性。     

考虑PMU量测信息的配电网运行状态分析方法

同步相量量测单元PMU(phasor measurement unit)在配电网中的推广使用有效提升了电网系统的可观性。首先提出了一种考虑PMU信息的配电网运行状态分析方法,该方法在数据采集与监控SCADA(supervisory control and data acquisition)系统数据更新时,将SCADA和PMU等不同量测时间尺度的混合数据进行状态估计;之后通过PMU数据进行状态估计更新,直至新的SCADA数据到来,开始新的混合数据状态估计。目标函数由估计值与量测值之间残差指数的加权和组成,降低了不良数据对估计结果的影响,并通过抗残差加权减少由于量测坏数据引起的运行状态波动。最后通过IEEE 123节点的算例分析,验证了所提方法具有较好的运行状态分析效果和有较高的时效性。     

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。     

A hybrid particle swarm optimization for distribution state estimation

This paper proposes a hybrid particle swarm optimization (HPSO) for a practical distribution state estimation. The proposed method considers nonlinear characteristics of the practical equipment and actual limited measurements in distribution systems. The method can estimate load and distributed generation output values at each node by minimizing the difference between measured and calculated voltages and currents. The feasibility of the proposed method is demonstrated and compared with an original particle swarm optimization-based method on practical distribution system models. Effectiveness of the constriction factor approach of particle swarm optimization is also investigated. The results indicate the applicability of the proposed state estimation method to the practical distribution systems.     

Power quality meters placement using seeker optimization algorithm for harmonic state estimation

Seeker optimization algorithm (SOA) is employed to present a new method for optimal placement of power quality (PQ) meters for harmonic state estimation (HSE). Using the same SOA algorithm, HSE was also improved during the proposed placement process. The placement is carried out by minimizing the weighted sum of maximum relative errors obtained from HSE for all existing harmonic orders. The improved HSE performs estimation for both real and imaginary parts of each harmonic by minimizing the errors between the measured values from PQ meters and those estimated. The simulation studies were performed on an IEEE 14-bus test system. The simulation results indicate that the proposed algorithms are effective in performing harmonic state estimation and optimal meter placement.     

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。