基于Vondrak分区插值的WAMS/SCADA混合量测状态估计数据频率兼容性方案

针对当前应用于状态估计的广域测量系统(Wide Area Measurement System,WAMS)和数据监控及采集系统(Supervisory Control and Data Acquisition,SCADA)数据频率兼容问题,在分析WAMS/SCADA混合量测数据差异的基础上,提出了一种可行的解决混合量测数据频率兼容的方案。文章基于数据挖掘理念和Vondrak分区插值算法,对SCADA节点依据数据相关度划分插值区域,各分区内采用同一PMU节点的最优平滑系数进行Vondrk插值,得到WAMS测量时刻的SCADA拟量测数据,应用于无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)动态状态估计。该方案不仅可以增补SCADA拟量测数据,提高量测数据和状态估计精度,有效控制系统负荷快速变化时的估计误差,还可以实现系统故障前后全网母线电压波动的可观测。通过在IEEE 118节点系统上模拟日负荷变化和故障过程的仿真分析,验证了该频率兼容方案的有效性。     

基于WAMS/SCADA数据兼容和改进FCM聚类算法的PMU最优配置

针对当前应用于状态估计的广域量测系统(wide area measurement system,WAMS)和SCADA系统混合量测中相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)最优配置点的选取问题,在分析WAMS/SCADA数据差异的基础上,提出一种基于数据兼容和改进模糊C均值(fuzzy C-means,FCM)聚类算法的PMU最优配置方案。采用大数据挖掘理念,通过改进FCM聚类算法对SCADA数据依据相关度分区,在分区内可观测度最大的节点配置PMU,各分区内采用该PMU节点的最优平滑系数进行Vondrak插值,得到满足兼容性的数据,应用于混合模型的状态估计。相对只考虑可观测度的PMU配置方案,新方案不仅可以实现WAMS/SCADA数据有效兼容,提高估计精度,应用混合量测的状态估计还可有效控制系统负荷快速变化时的估计误差。通过在IEEE 39节点系统上模拟日负荷变化,验证了该PMU最优配置方案的有效性。     

混合量测下基于UKF的电力系统动态状态估计

针对当前电力系统动态状态估计主要采用的扩展卡尔曼滤波(EKF)法存在收敛速度慢、鲁棒性差的缺点,采用一种新的非线性方法——无迹卡尔曼滤波(UKF)法进行电力系统动态状态估计。UKF法由于使用了无迹变换,避免了线性化误差的引入和雅可比矩阵的计算,相比EKF法有更高的估计精度和稳定性。广域测量系统(WAMS)能够提供相量信息,具有精度高、全网严格同步等优点。因此,将WAMS量测数据和数据采集与监控(SCADA)系统量测数据相结合,形成应用混合量测的电力系统动态状态估计。仿真表明,UKF法相比EKF法能够更准确地估计动态系统中的状态量,WAMS信息的引入进一步提高了动态状态估计的性能。     

基于误差补偿的UKF动态状态估计

当前广域测量系统(Wide Area Measurement System,WAMS)和数据监控及采集系统(Supervisory Control and Data Acquisition,SCADA)组成了状态估计数据采集的混合量测系统,使得基于混合量测数据兼容方案的电力系统实时在线估计成为可能。传统无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)动态状态估计由于预测步精度不足和后验校正步纠偏能力有限,已不能满足电力系统对状态估计精度的要求。为此,文章从误差补偿思想出发,引入基于布雷顿秩1的拟牛顿算法作为UKF估计后验校正步的误差补偿,提出了基于误差补偿的UKF新算法应用于动态状态估计。通过IEEE 30节点系统上的仿真分析,验证了该算法在控制估计误差上的有效性和具有良好的抗差性能。     

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。     

用于电力系统状态估计的WAMS/SCADA混合量测数据融合方法

为了充分利用相量测量单元(PMU),并与数据监控及采集系统(SCADA)相结合以提高状态估计精度,详细分析了广域测量系统(WAMS)和SCADA这2套系统数据存在的4种差异(数据成分、传输延时、刷新频率、数据精度)。给出了2套数据在线性、非线性以及混合非线性3种估计模型下的数据成分处理方法;提出了全球定位系统(GPS)对时与时延校正相结合的方法以提高数据断面一致性;采用分段曲线拟合方法来填补PMU上传时刻SCADA数据的空缺,建立了多时间标尺混合量测预处理数据集,它可以用于多种时间尺度下的状态估计。在4节点测试系统潮流基础上叠加随机误差,形成量测数据,采用加权最小二乘估计算法,验证了该方法的有效性。     

基于PMU的量测系统配置及其对状态估计精度的影响

提出一种新的相量测量单元(PMU)配置策略,同时搭建了由数据采集与监控系统(SCADA)和广域测量系统(WAMS)组成的混合量测平台.定量比较PMU阶段性配置过程中状态估计数值稳定性变化、PMU配置前后的估计误差及不同PMU配置方案下的各个母线估计误差.对所提出的经济且实用的PMU子站建设新方案进行了多角度验证.     

计及PMU量测信息的量测量变换状态估计

针对目前监视控制和数据采集(supervision control and data acquisition,SCADA)系统和广域测量系统(wide-area measurement system,WAMS)量测数据的特点,提出了一种计及相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)的量测量变换状态估计。文中利用量测量变换方法,将SCADA和WAMS下的各类量测转化为等效电压量测,经简化处理得到了常实数信息矩阵,实现了节点电压实部、虚部的解耦计China(NSFC)(50177066).算。该算法具有计算速度快的特点,克服了传统量测量变换状态估计只能处理单一支路功率量测的弊端。IEEE30节点系统算例验证了所提方法的有效性。     

动态状态估计中PMU配置的离散粒子群优化算法

以提高动态状态估计精度为目标,采用离散粒子群优化(discrete particle swarm optimization,DPSO)算法对同步相量测量单元(phsor measurement unit,PMU)的配置点进行优化。该方法克服了传统解析优化方法难以适应不连续目标函数和不连通约束域等情况的缺点,同时,在配置有限PMU的情况下使PMU量测量发挥最大效益。最后对基于扩展Kalman滤波算法的动态状态估计模型进行仿真,证明了经DPSO优化后的配置与随机配置相比最大可能地利用了PMU的高精度量测信息,充分发挥了PMU量测的优点,大大提高了动态状态估计的精度。     

基于PMU量测数据和SCADA数据融合的电力系统状态估计方法

针对传统静态状态估计方法的缺点,提出了一种改进的电力系统状态估计方法,即将部分节点相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)量测数据与监控数据采集(supervisory control and data acquisition,SCADA)量测数据融合进行电力系统的全网状态估计。该方法简化了系统的雅可比矩阵,缩短了计算时间。文章研究了PMU和SCADA系统融合改进后的快速分解法,针对SCADA量测数据的缺点,通过历史数据库对潮流数据进行预测,并依据PMU量测量对系统进行分析,继而进行系统全网状态的动态监测。通过算例证明,与传统的估计方法相比,该方法改善了状态估计的精确性,减少了迭代次数,细致地描绘了电网状态的变化过程,为调度中心下一步的决策提供了依据。     

基于APSI多级策略下的混合电力系统状态估计研究

针对混合电力系统中要求状态估计数据精度高及数据计算量小进行探索研究。提出了两种状态估计构架用于多级策略下SCADA/PMU混合量测的电力系统状态估计。第一个构架是利用先验状态信息(APSI)和正交分块吉文斯旋转提高基于SCADA/PMU量测装置的状态估计的数据处理能力。第二个构架是一个依赖于融合估计的三级方案,优化之前已经确定的SCADA/PMU估计量测值。对多级策略在计算量和精确性上的优化进行详细的描述和比较。在IEEE 30节点系统测试系统进行仿真验证,验证了提出的多级策略能有效地减少状态估计的计算量及增加量测数据的同步性和准确性。     

与SCADA互补的WAMS中PMU的配置及数据处理方法

数据采集与监控(Supervisory Control and Data Acquisition,SCADA)系统只能提供稳态的、低采样密度的、不同步的电网时间断面信息;广域测量系统(Wide-Area Measurement System,WAMS)虽然能在毫秒级的时间尺度上对电力系统进行同步测量,但在现有技术条件下它还不能完全代替SCADA系统.在相当长的时间内,势必出现两种系统并存、互为补充的局面.文章以基于负荷区的简化核心网完全可观测为原则,提出了一种实用的相角测量单元(Phasor Measurement Unit,PMU)配置方法.该方法利用PMU所产生的精确数据来同步系统其它部分的SCADA数据,并对其加上时间坐标,然后进一步利用状态估计来提高数据精度.该方法有效地考虑了WAMS精确数据与SCADA非精确数据的相互配合,具有一定实用价值.     

基于混合量测的电力系统状态估计混合算法

研究了相量量测装置(PMU)相量量测和监控与数据采集(SCADA)量测混合使用时的数据匹配问题,提出了利用状态量转换预测得到预报系统状态和预报节点注入电流向量的方法。在此基础上,提出了应用PMU实时相量量测和预报节点注入电流向量的线性静态状态估计算法,以及应用PMU实时相量量测和预报系统状态的线性动态状态估计算法。文中将这2种算法与传统状态估计算法相结合,组成了状态估计混合算法,保证了状态估计的计算精度。该混合算法有效减少了状态估计的计算时间,对PMU的量测配置也没有严格的要求,具有很好的通用性。最后采用IEEE30节点系统对该方法进行了验证。     

基于WAMS的混合量测平台的精度研究与PMU配置分析

研究了广域量测系统与数据采集与监控系统组成的混合量测系统下的状态估计精度问题。从状态估计的误差方差阵与雅克比矩阵条件数两个方面定量比较了PMU配量前后混合量测系统的状态估计精度变化,提出一种对电网公司实用而且经济的PMU子站建立的新方案。对目前发展中的广域量测系统具有较好的指导意义。     

基于不可观测深度的分阶段PMU配置算法

首先介绍了不可观测深度的概念,然后提出混合运用广域测量系统和能量管理系统的数据进行线性状态估计的方法以弥补PMU量测的不足,以此作为在系统不完全可观条件下进行PMU配置的前提。不完全可观系统PMU配置模型能处理如通信条件限制、已配置了部分PMU等约束条件,并能用0-1线性整数规划模型求解。文章最后提出了PMU分阶段配置的方法,并在新英格兰测试系统和浙江电网中进行了验证。结果表明,PMU分阶段优化配置能有效减少初期费用,并且随着系统不可观测深度的降低,线性状态估计的效果更好。     

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.     

考虑数据时延的电力系统两阶段动态状态估计方法

由于电力系统中SCADA数据和PMU数据采样频率不同,使得这两种数据存在时延。首先提出基于变点重复检测的PMU最佳缓冲长度计算方法,将SCADA数据和PMU数据统一到同一时间尺度下,然后将无迹变换与指数权函数抗差估计算法相结合,针对历史多数据断面进一步提出了两阶段无迹卡尔曼滤波鲁棒动态状态估计方法。该方法在每一断面内,首先用无迹变换和两参数指数平滑预测后的预测值与SCADA数据结合进行第一阶段滤波,然后再将滤波所得估计值与PMU数据结合进行第二阶段滤波。通过两阶段滤波,能够显著增大滤波过程中的量测冗余度,并且有效降低在混合数据滤波过程中量测精度较低的SCADA量测对精度较高的PMU量测的影响。基于IEEE-39节点标准系统对本文所提方法进行仿真,仿真结果表明,本文所提方法能够有效结合PMU数据和SCADA数据对电力系统进行动态状态估计计算,且估计精度高,鲁棒性好。     

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。     

基于SCADA/PMU混合量测的广域动态实时状态估计方法

根据来自监视控制与数据采集(supervisory control and data acquisition,SCADA)系统和相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)的数据特点,提出了一种基于SCADA/PMU混合量测的广域动态实时状态估计方法,该方法充分利用了各节点间电压变化的相互联系,通过SCADA系统提供的初始值和安装PMU的节点的电压量测可简单地获得其他未安装PMU节点的电压相量。该方法有效地解决了在PMU配置不足的情况下如何观测电网状态以及如何在动态过程下实时观测电网。最后,通过对新英格兰10机39节点系统的多种故障进行仿真,验证了该方法的有效性和准确性。