区域配电网实时状态估计器及其性能分析

设计了一种基于贝叶斯理论的区域配电网状态估计器,以解决随机性分布式电源接入区域配电网和测量装置数量有限给配电网状态估计带来的困难。首先依据前推回代潮流计算方法建立了配电网电压估计模型,应用贝叶斯理论设计了状态估计器,理论分析了改变监测装置位置和利用不同监测装置信息估计节点电压的影响。通过在IEEE 33节点配电系统仿真验证了文中所提出方法的正确性和有效性。进一步仿真分析了节点注入功率波动方差和测量装置位置对估计精度的影响,给出了监测装置的位置优化结果。文中为高渗透率分布式电源接入的区域配电网状态估计提供了理论和实用方法。     

主动配电网状态估计技术评述

间隙性分布式电源高渗透率并网,电动汽车、储能系统等可控负荷及高级量测装置的规模化接入使得主动配电网状态估计在结果精度要求、计算效率等方面面临诸多全新挑战。首先,简要阐述了国内外有关传统配电网状态估计技术前期的研究成果;然后,较为全面地梳理了主动配电网状态估计技术的国内外研究现状,包括新型伪量测的合理建模、状态估计算法的高效改进及量测装置的优化配置等研究方面;最后,对该领域未来进一步发展所面临的关键问题进行了探讨和分析。     

主动配电网多目标PMU最优配置

随着大规模的分布式电源(distributed generation,DG)接入及电网与用户互动增加,主动配电网状态估计结果与量测配置需要考虑更多不确定性因素。为加强对配电网的实时监测与控制,提高配电网运行态势感知能力,需要发展同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)。在计及DG与负荷不确定性的基础上,建立了考虑经济性、配电网状态估计精度以及节点电压越限概率的多目标PMU最优配置模型。以拟蒙特卡洛方法模拟DG与负荷的不确定性;基于两步式加权最小二乘方法,构建混合量测配电网状态估计模型,并利用改进的自适应多目标二进制差分进化算法进行求解,从而得到特定状态估计误差精度下的PMU最优配置Pareto非劣解集。通过IEEE 33节点配电网系统进行仿真计算分析,验证了所提模型与算法的可行性与有效性。     

考虑源荷随机性与相关性的直流配电网量测概率优化配置方法

大规模分布式能源以直流源荷形式接入直流配电网,其功率强随机与强相关特性深刻影响实时量测数据不足、依赖伪量测数据的直流配电网态势感知的准确性,急需研究实时量测点的优化配置保障系统状态估计精度。为此,本文首先考虑源荷功率的随机性与相关性影响,建立节点注入功率伪量测模型,提出基于三点估计的改进Nataf变换的直流配电网概率状态估计方法,计算节点电压状态量的估计偏差概率分布;在此基础上,建立以量测点配置成本最少为目标,考虑节点电压估计偏差机会约束的直流配电网量测概率优化配置模型,求解得到最优配置方案。采用改进的IEEE-33节点系统开展算例仿真,结果表明,所提方法能够有效兼顾量测配置的经济性与状态估计精度。     

配电网状态估计可观性研究综述

状态估计是实时感知系统运行状态的关键手段.目前配电网中常因量测配置不足而难以满足状态估计可观性的要求,因此开展状态估计可观性研究具有重要意义.首先,介绍了配电网可观性的分析方法和评价指标;其次,归纳了量测配置优化、伪量测建模和零注入节点处理等提高配电网可观度的方法;然后,基于分布式电源的并网机理与主动配电网中存在的不确...     

含多类型分布式电源的主动配电网分布式三相状态估计

提出一种含多类型分布式电源(DG)的主动配电网分布式三相状态估计方法。首先,建立了DG并网的三相模型,将DG并网分为直接并网和经脉宽调制换流器并网两类。选取交流节点的电压、DG的运行状态为状态变量,采用加权最小二乘求解。对于未配置实时量测的DG,提出了一种添加伪量测的可行方案,以提高网络的可观测性。进一步,为提高主动配电网状态估计的计算效率与数值稳定性,提出一种扩展分区、将外网边界状态量估计值作为本区域伪量测的分布式状态估计方法。最后,实际的算例分析验证了所提方法的有效性。     

考虑分布式电源详细模型的配电网多相状态估计

在传统配电网状态估计中,主要考虑拓扑约束和线性阻抗元件约束。在大量分布式电源接入配电网后,关于负序和零序的控制也相应增加。对于三相不平衡的状态估计,除了线性阻抗元件约束外,还要考虑分布式电源对不平衡分量即负序和零序的约束方程。因此,首先建立了常见的分布式电源在状态估计中的模型,然后提出了基于改进节点法的配电网多相状态估计方法,最后通过算例分析考虑与不考虑分布式电源的模型对状态估计结果的影响。     

基于LLSE的配电网状态估计器及优化方法

随机性分布式可再生能源发电接入配电网以及有限的测量装置给传统配电网的状态估计带来了困难,为此本文设计了一种基于线性最小二乘法的配电网三相状态估计器。首先基于三相电压降落计算公式,建立配电网电压估计模型,根据线性最小二乘法得到估计器表达式。分析了风电等接入配电网时对估计器性能的影响,给出了监测节点位置优化模型的决策变量、目标函数和约束条件。通过在IEEE 33节点配电网络中的仿真计算验证了本文设计估计器及优化方法的正确性和有效性。本文为随机性分布式电源接入的配电网状态估计提供了理论和实用方法     

计及分布式电源接入的配电网状态估计

为适应分布式电源接入量测配置较少配电网的需要,基于风电和光伏发电系统的功率预测,提出将分布式电源预测有功功率和“虚拟”无功功率作为伪测量建立带等式约束条件的加权最小二乘状态估计模型。模型中计及异步风力发电机的无功-电压特性对雅克比矩阵进行修正,利用光伏发电系统零无功注入等式约束修正估计结果。基于奇异值分解求解建立的模型以保证状态估计的数值稳定性。通过对IEEE33节点算例的仿真计算,结果表明所建的模型将分布式电源自身特性与加权最小二乘状态估计有效融合,能够更准确反映分布式电源出力状态,从而在不增加量测装置     

智能配电网状态估计研究现状和展望

状态估计是智能配电网态势感知的关键环节,随着大规模分布式电源接入配电网及新型量测技术规模化的运用,需要根据新类型电源与量测装置的特点对状态估计技术进行更为深入的研究.本文首先阐述了当前静态、动态状态估计的主流算法研究现状,并在此基础上对由通信不稳定引起的量测数据延时、数据丢包问题的现有解决方案进行了详细总结与剖析;其次...     

考虑节点时空相关性的有限配电网PMU装置优化部署

为了应对分布式电源新能源汽车大规模接入配电网带来的监测、运行和控制方面的新挑战,近些年,同步相量测量装置（phase measurement unit,PMU）在配电网得到广泛研究及初步应用。建立了考虑实际约束的0-1整数规划的PMU配置模型,能获取配电网中的最优PMU配置,并考虑系统的时空相关性提出了电力系统节点重要度的衡量指标,指导PMU装置有限情况下的布点方案,并且提出了基于伪量测构造及状态估计方法,能在PMU布点不满足全局拓扑可观性的情况下估计电网状态并且弥补系统可观性。通过在多个测试案例上验证了所提算法的有效性和实用性。     

基于决策树自标识的主动配电网状态估计算法

为解决目前配电网前端数据数量大、缺省多、分析复杂等问题,本文提出一种适用于主动配电网的状态估计算法来管理分析前端数据。采用了基于决策树自标识的主动配电网状态估计算法,通过估计前预处理数据,对数据进行分类以及修正,使输入状态估计模型中的数据有更好的相容性。同时,本文针对分布式能源配套量测装置少的问题,建立了考虑分布式电源的状态估计模型,对分布式能源缺省数据进行补全修正,提高输入数据的质量。该方法运用到实际算例中可以看出,对比传统的状态估计,基于决策树自标识的主动配电网状态估计算法有更好的估计效果以及更快的迭代速度。因此本文提出的算法能有效的运用到当前大规模分布式能源接入的配电网状态估计中。     

考虑多类型分布式电源和负荷不确定性的主动配电网区间状态估计

分布式电源的间歇性发电并网、电动汽车的随机充电以及智能量测装置的量测误差等使得主动配电网状态估计结果需要考虑更多的不确定因素。在利用区间数对系统量测不确定性予以合理分析与定量描述的基础上,建立主动配电网三相区间状态估计模型。为能够精确求出系统状态估计结果,提出基于迭代运算的线性规划算法对所建立的主动配电网三相区间状态估计模型进行求解,并结合稀疏矩阵技术进一步提高算法的求解速度。对修改的IEEE 123节点算例进行测试分析,与现有非线性区间优化求解方法和蒙特卡洛抽样方法进行比较,结果表明所提方法在估计精度以及计算效率方面均具有一定的优势。以区间数形式对网络中不确定物理量进行刻画与建模后,采用状态估计程序得到的计算结果也会呈现出区间形式,由此可为调度人员提供更加直观的系统状态量上下界信息。     

基于自适应无迹卡尔曼滤波的配电网状态估计

随着大量分布式电源和电动汽车接入配电网,DG出力难以预测以及负荷监控复杂是配电网运行管理的难题。针对传统无迹卡尔曼滤波预测误差大,且容易受不良数据影响的问题,利用新息向量构造了自适应因子,提出自适应无迹卡尔曼滤波(Adaptive Unscented Kalman Filter,AUKF)算法对配电网进行状态估计。当系统负荷突变以及量测存在不良数据时,利用自适应因子对相应的预测协方差矩阵进行在线修正,减小了预测误差对估计精度的影响。在三相不平衡配电网中进行仿真分析,结果表明,AUKF算法比UKF估计精度高、鲁棒性强,验证了所提算法的有效性。     

基于多分支电流混合量测的配电网三相状态估计

同步相量测量应用于配电网高级应用中是近年来的研究热点。针对配电网同步相量与智能电表的混合量测问题,提出一种以支路电流为状态变量的配电网状态估计方法。该方法在含分布式光伏接入的配电网中,将微型同步相量测量单元(Micro-Synchronous Phasor Measurement Unit,μPMU)和智能电表量测数据进行等效变换,实现异构数据支路电流幅值量测误差最小。首先,基于混合量测系统,推导三相量测方程模型。然后,运用加权最小二乘法实现了三相支路电流的状态估计。所提方法适用于三相不平衡、多分支电流量测的配电网。最后,通过对含分布式光伏的IEEE 37节点系统进行仿真,验证了方法的有效性。     

含光伏电站和蓄电池储能系统的主动配电系统状态估计

间歇性和随机波动性的分布式新能源大规模接入,储能系统与电动汽车的随机充放电以及智能量测装置的量测误差等使得主动配电系统的态势感知面临诸多挑战。考虑到光照强度、温度及电池荷电状态等影响因素,文中搭建了含光伏发电电源、配电网和蓄电池储能负荷的主动配电系统状态估计模型。首先,基于光伏五参数模型和电池内阻模型,推导出光伏系统和蓄电池储能系统的量测函数及雅可比矩阵。然后,结合配电网的状态估计模型,将电气量和非电气量统一标幺化后,对主动配电系统进行状态估计及不良数据处理。最后,在IEEE 33节点系统下进行了仿真验证。仿真结果表明,与光伏系统和蓄电池储能系统作为PQ节点的模型相比,所提方法扩展了与光伏系统和蓄电池储能系统相关的状态估计和不良数据处理能力,且提高了配电网的状态估计精度。     

基于改进磷虾群算法的配电网PMU优化配置研究

随着大量分布式电源和随机负荷等引入,导致配电系统在越来越复杂及不确定的工况中运行,其状态估计结果与量测装置需要更多地考虑不确定性因素.虽然同步相量量测装置可以通过提供实时量测数据来提高状态估计结果,但考虑到配电网节点较多以及投资成本不足造成供需不平衡,所以在短时间内配电网不可能大规模配置.该文基于经济性的原则来配置PM...     

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。     

基于多准则分区和WLS-PDIPM算法的有源配电网状态估计

针对复杂有源配电网三相不平衡状态估计计算速度较慢与计算精度较低的问题,提出了一种基于多准则分区和基本加权最小二乘法—原对偶内点法(WLS-PDIPM)混合算法的状态估计方法。基于对有源配电网中实时量测、虚拟量测和伪量测的配置分析,建立了适用于复杂有源配电网状态估计的多准则分区优化模型,该模型综合考虑了分区后各子区域规模均衡、量测冗余度均衡及伪量测平均误差均衡。通过高级量测体系(AMI)全量测点实现各子区域完全解耦,有效减小了系统规模和雅可比矩阵阶数。所提方法将WLS与PDIPM的优点相结合,在提高算法精度的同时减少了计算时间。仿真算例结果表明所提方法可实现对复杂有源配电网的合理分区,有效提高了状态估计的计算速度与求解精度。     

基于拉格朗日松弛技术的复杂有源配电网分布式状态估计

为了提高复杂有源配电网状态估计问题的计算速度,提出了一种基于拉格朗日松弛技术的复杂有源配电网分布式状态估计方法。建立了复杂有源配电网分区模型,该模型从复杂有源配电网的量测配置情况和分布式并行计算效率角度出发,综合考虑了分区后各子区域的计算速度与精度,利用拉格朗日松弛技术将分区问题中的约束条件吸收到目标函数中,降低了分区模型的求解难度。通过网络解耦技术使各子区域相对独立,可在分布式并行环境下求解该网络的状态估计问题。各子区域选取指数型目标函数状态估计模型,该模型能够自动排除不良数据影响,在保证结果精度的同时有效减小了所求问题的系统规模和雅可比矩阵阶数,提高了状态估计算法效率。仿真算例结果表明,所提方法可实现对复杂有源配电网的合理分区,有效提高了状态估计的计算速度。