计及零注入约束的电力系统动态状态估计

已有的动态状态估计大多数都没考虑系统的约束条件,状态估计结果无法满足潮流方程。为此,提出计及零注入约束的电力系统动态状态估计模型,并利用投影无迹卡尔曼滤波(projected unscented Kalman filter,PUKF)算法求解。采用无迹变换技术处理非线性方程,避免了线性化误差;采用投影估计法将状态量估计值投影到约束表面,使估计结果严格满足约束条件。以IEEE-30节点系统为算例进行仿真分析,并将计及零注入约束的PUKF算法与不考虑约束的扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)和无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)算法进行比较,结果表明基于PUKF的计及零注入约束的动态状态估计较不考虑约束的动态状态估计,具有更好的状态估计、量测滤波、约束满足和不良数据检测性能。     

基于改进两阶段鲁棒优化的电力系统状态估计方法

误差是测量值相对于真值的偏差,由于实际中真值不可得,传统基于误差理论建立的状态估计模型具有较大的局限性。为此,首先基于马氏距离,确定PMU最佳缓冲长度并与SCADA数据统一到同一时间断面;然后,在两阶段算法框架下,基于不确定测度理论和在该理论下的测点相对偏离,考虑严格的零注入约束关系,以加权不确定测度相对偏离之和最小为目标,提出一种基于改进两阶段鲁棒优化的电力系统状态估计方法。仿真结果表明,相对于传统状态估计方法,所提方法能够严格满足零注入节点的注入功率为零,且鲁棒性好,估计结果契合度较高。     

计及零注入节点约束的混合量测分区状态估计方法

在WAMS/SCADA混合量测系统下的分区状态估计算法能够综合2系统的特性进行状态估计计算,并且达到较好的估计效果,但是该方法并未考虑到零注入节点约束,不能保证零注入节点注入量严格为零。为此,文章在分区混合估计法的基础上,提出一种计及零注入节点约束的分区估计方法。该方法考虑到WAMS可观测区与WAMS不可观测区内不同的量测性质,在2区域中采用了不同的零注入节点处理办法,使两区域内的零注入节点严格为0;同时针对2量测区域边界零注入节点与两区域均相关而带来的零注入节点处理困难问题进行了专门处理,使边界处零注入节点的注入量保持为0。在IEEE 9、IEEE 39、IEEE 118节点系统中的算例结果表明该方法能够在牺牲较小计算效率的前提下,保证两量测区域内的零注入节点注入量严格为零。     

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。     

分布式变电站动态状态估计

相量测量单元(PMU)存在随机误差和坏数据,为了提高PMU数据的可靠性,提出一种基于PMU的分布式变电站动态状态估计方法。在变电站实施基于基尔霍夫电流定律的断路器零阻抗动态状态估计,根据断路器的零阻抗特性构建相应的约束条件,同时计及节点零注入电流约束,从而建立了变电站动态状态估计详细数学模型;利用两参数指数平滑法对状态量进行预报并采用无迹卡尔曼滤波(UKF)算法对模型进行求解。利用IEEE-9节点测试系统对该方法进行仿真研究,状态估计滤波系数均小于1,说明所提出的方法能够有效滤除随机误差和坏数据,并且能够满足实时性的要求。     

直角坐标下含零注入约束的电力系统状态估计修正牛顿法

实际电力系统中存在许多零注入节点。在电力系统状态估计模型中,应加入等式约束来保证零注入节点的注入功率在状态估计结果中严格为0。在直角坐标下,零注入约束可表达为线性约束,因此将直角坐标下的电力系统状态估计问题作为主要研究对象,提出了求解含零注入约束状态估计模型的修正牛顿法。修正牛顿法实际上是一类既约的拟牛顿法,能够严格满足零注入约束,其计算流程与通常的牛顿法非常相似,计算效率与传统的大权重法状态估计相当。仿真结果验证了所得结论。     

基于分解协调算法的互联电力系统状态估计

提出了基于分解协调算法求解多区域互联系统的状态估计算法。互联系统计算中心根据虚拟节点两端子系统状态估计所得功率残差加权平均值计算各子系统虚拟节点注入功率的变化量,各子系统节点状态量通过注入功率和功率估计值对节点状态量的灵敏度矩阵修正子系统状态估计结果,得到互联系统的状态估计解。仿真计算结果说明,分布式状态估计算法计算准确、速度快,且在互联系统计算中心无法获得部分子系统数据的情况下,能够最大限度地准确计算出互联系统的部分可观测结果。     

基于加权最小二乘估计的配网技术和非技术网损计量

高级计量体系（AMI）促进了配电系统的状态估计发展,而配网网损的计量还存在准确度不高、非技术网损和技术网损区分度不够等问题。本文提出了一种基于加权最小二乘状态估计的对非技术网损和技术网损的估计方法。首先分析了技术网损和非技术网损的估计模型,利用线性状态估计模型分析了网损估计和计量误差的关系。基于该分析,提出了一种有效非技术网损的计量权重,分析了估计误差、计量误差以及量测权重。另外,所提方法考虑了状态估计中零注入节点模型的等式约束,可实现对所有区段技术网损和所有节点非技术网损的估计。最后本文在IEEE69节点上进行了仿真分析,验证了本文所提方法的有效性和正确性。     

一种含分布式电源的中低压配电网状态估计方法研究

为解决含分布式电源的中低压配电网中三相不平衡的状态估计问题,提出一种含分布式电源的中低压配电网状态估计方法。在包含分布式电源的中低压配电网中引入变压器等值模型,以节点注入电流方程为基础,建立了可同时处理三相三线制和三相四线制量测量的量测方程,扩大了其实用范围并提高了对系统的估计精度。其次,将直角坐标下线性零注入约束作为等式约束条件加入中低压配网状态估计模型中,使节点注入功率严格为零,并使计算过程得到简化。最后,采用细菌群体趋药性算法(BCC)对该模型进行状态估计。IEEE13节点修正系统算例的仿真结果验证了所提方法的有效性,且表明该方法具有良好的估计精度和收敛性。     

基于相量量测的等式约束二阶段状态估计模型

利用PMU的量测信息实现系统的动态可观测,考虑PMU数据刷新时间快的特点,在R.F.Nuqui的动态监测模型的基础上建立了适合静态估计的基于等式约束二阶段估计模型。该模型将PMU和SCADA的量测数据共同用于非线性估计,采用零注入节点功率作为等式约束条件来提高估计精度,然后对非线性估计的结果和PMU的支路电流相量进行线性估计。模拟了当系统某节点负荷持续变化时,利用等效导纳法对非线性区域节点状态量进行估计,最后采用IEEE 14和57节点系统算例对提出的模型进行了验证。     

单相供电网络潮流计算

低压配电系统中．居民用户普遍采用单相供电,即从配变低压侧引出相线和零线对用户进行供电的方式。由于单相供电网络中一个地理节点包含两个电气节点,而且支路中包含相线和零线,即单相供电是以零线为电流返回通路,因此单相供电网络不宜采用对称系统的潮流计算方法。针对该问题,以地理节点为处理单元,建立了单相供电网络模型。该模型包括支路模型和地理节点注入电流计算模型两部分,支路模型计及了相线和零线之间的互感,地理节点注入电流计算模型计及了零线重复接地。以此为基础,实现了前推回代算法。采用的模型和方法直接对地理节点进行处理,而不用考虑地理节点中电气节点的细节,不用重新编号。最后,以一个11地理节点的测试系统为算例验证了模型的有效性和准确性以及潮流算法的快速性。     

基于定制遗传算法考虑配电网多种拓扑可观性的PMU优化配置

同步相量测量单元(PMU)可以为配电网提供相量数据以提高可观性。考虑因配电网节点数目多但投资成本少造成的PMU供需不平衡,提出了以固定PMU数目为约束条件的优化配置模型。目标函数在最大化可观性节点数目的前提下,最大化网络量测冗余度。模型中考虑了多种拓扑结构的影响,并通过引入零注入节点、节点注入功率和支路功率等量测数据提高可观性。提出了一种定制遗传算法来求解模型,通过定制交叉和变异操作,保证所有个体为可行解。最后,给出了基于最优方案的PMU配置顺序。通过对IEEE标准节点系统进行仿真计算,验证了所提方法的可行性和有效性。     

含TCSC的电力系统潮流计算研究

为了寻找能够充分考虑FACTS元件对整个电力系统影响的潮流计算方法,在常规的潮流计算基础上,根据可控串联补偿器(TCSC)的工作原理和数学模型,采用节点等效注入功率法处理网络中的TCSC支路,建立了计及TCSC的潮流计算数学模型,并以TCSC所在线路的有功功率为控制目标进行潮流计算。通过潮流结果分析,可以证明该计算方法能够将TCSC的影响考虑到潮流计算中。在采用牛顿-拉夫逊法进行求解时,含TCSC的潮流计算与普通潮流区别不大,编程时做一下改动即可。通过比较,可以得出了在不同的线路安装TCSC后得到不同的潮流结果的结论,并对TCSC的最佳安装地点问题进行简单讨论。IEEE 4节点系统和IEEE14节点系统的仿真验证了该计算方法的有效性。编程采用MATLAB语言,利用稀疏矩阵潮流算法形成导纳矩阵则节省了存储空间,加快了运算速度。     

基于改进的整数规划法结合零注入节点的PMU优化配置方法

为了提高同步相量测量装置的优化速度并利用最少数量的相量量测单元(PMU),结合零注入节点的特性,提出了基于整数规划算法的PMU优化配置算法。根据电力系统全网的可观测性建立其数学模型,并考虑了零注入节点的相关特点,求解系统模型获得PMU的优化位置。对IEEE-14节点、IEEE-18节点、IEEE-30节点以及IEEE-118节点系统分别进行了实验仿真,并利用Matlab以及Lingo工具对所提改进的整数规划法进行了验证,对约束方程进行优化,获得了PMU的数量和位置。将该算法与整数规划算法、模拟退火法以及改进过的遗传算法相比较,该算法可以用更少数量的PMU设备使全网可观,验证了该方法的有效性和优越性。     

基于序分量的辐射网三相潮流求解

提出了不对称运行条件下基于序分量的前推回代法求解三相潮流问题，三相潮流问题被分解成正序、负序和零序3个子问题，在求得各序间相互影响各序点注入电流之后，采取以下求解方法：对正序、负序网络沿辐射支路用前推回代的方法求解，对零序网用常规高斯塞德尔（Gauss-Seidel)迭代法求解，这样可加快求解的速度。实例表明：该方法对未完全换位线路且具有不平衡节点功率时有好的鲁棒性，与直接对三序都用常规Gauss-Seidel迭代法相比，具有收敛快的特点，总的计算时间可缩短，解决了不对称运行条件下的具有多级电压辐射网三相潮流的求解问题。     

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。     

鞍山配电网状态估计的在线计算

以鞍山供电公司10 kV配电网为背景,研究了实用的三相状态估计在线计算方法。将G IS系统中的支路数据简化,并对配电变压器导纳矩阵增加零序小阻抗,建立节点导纳矩阵。结合实际系统,应用高斯算法和最小二乘算法,建立状态估计方程。计算过程中,消除注入电流的零序分量,实现算法可靠收敛。鞍山配电网在线状态估计程序长期运行,具有收敛可靠、计算速度快的优点。     

小波包结点阈值自适应消噪法

当噪声为时变的时候,传统的小波阈值消噪方法效果很有限:当采用软阈值消噪时,总体效果较好,但当含噪信号很不规则时显得过于光滑;当采用硬阈值消噪时,消噪效果不理想,信号含有明显的噪声。为克服上述缺陷,本文提出基于"自适应阈值消噪思想"的小波包结点阈值消噪法。首先,我们给出了小波包结点阈值的定义,这种阈值取法突破了高斯白噪声和平稳噪声的局限性;其次,我们提出了基于谱熵的噪声估计法用以替代传统的中值绝对值(MAD)噪声估计法,这种噪声估计方法与实际应用环境相符,适用于非平稳噪声和有色噪声。仿真实验证实,相比于常规小波消噪算法,结点阈值法和基于谱熵的噪声估计法在白噪声环境下具有较好的消噪效果。