参数未知情形下线路两端PMU相角差校准方法

针对量测、时间同步、攻击等造成的部分线路两端实测同步相量测量单元(PMU)数据相角差量测不准的实际问题,文中提出了一种不依赖于线路参数的两端相角差偏差的估计及校准方案。首先,分析了PMU相角误差的来源,并用实例说明了线路两端相角差存在的偏差问题。其次,基于线路正序参数的π型等值序分量模型,利用两种工况下的量测数据,推导建立了包含相角差偏差信息的数学模型。进一步,利用多点量测和最小二乘给出了相角差偏差的估计方法,可实现线路两端相角差的校准。仿真和实测算例验证了所提方案的有效性以及算法的鲁棒性,线路参数辨识的应用算例还证明了文中方法的工程实用性。     

计及PMU支路电流相量的状态估计模型

评述了相量量测在电力系统状态估计中的各种应用模型,包括仅采用相量测量装置(PMU)的量测进行线性估计、在非线性估计中加入PMU电压幅值和相角量测,以及把非线性估计和线性估计结合等方案.把PMU量测值直接作为估计值虽然可以降低估计的维数,但不一定有利于估计精度.当前PMU的配置还难以满足可观性要求,故必须将PMU量测与其他量测一起用于状态估计.但在非线性估计中,很难直接利用PMU支路电流量测,特别是其相角量测.文中提出通过量测变换来计及PMU支路电流幅值和相角量测的模型.对各种非线性估计模型的仿真说明该模型的估计精度优于其他方案.     

基于SCADA及PMU多时段量测信息的独立线路参数估计方法

基于单一线路两端的监控与数据采集系统(supervisory control and data acquisition system,SCADA)和相量采集装置(phasor measurement unit,PMU)多时段量测信息,建立了5种独立线路的约束最小二乘参数估计模型,其中,量测方程分别由线路两端有功、无功和电压幅值的SCADA量测、电流与电压相量的PMU量测以及线路两端电压相角差的PMU虚拟量测组合形成,约束方程为参数变量的上下限约束。采用Matlab的lsqnonlin优化函数求解参数估计问题,并基于多条典型线路的模拟量测信息仿真分析了所有模型的适用条件。结果表明,在负荷较重、线路较长条件下,利用所建含PMU量测的4种模型,都可以有效估计出线路的阻抗参数。     

卫星同步授时偏差对PMU量测的影响

同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)的本质特征是同步量测,因此卫星同步授时信息的准确程度将直接影响PMU量测的精度和可靠性,从而进一步影响电力系统动态过程监测等基于PMU量测的各类应用功能的发挥。文章针对我国安装于变电站和发电厂的2类PMU分别展开讨论,重点推导了电力系统动态情况下考虑授时偏差的变电站PMU量测相量计算公式,分析了授时偏差对相量幅值与相角量测的影响规律;此外,根据发电厂PMU量测发电机转子角原理,分析了电力系统稳态及动态情况下发电厂PMU实测发电机转子角与授时偏差的关系。最后,通过搭建的物理实验平台,进行了稳态和动态实验,验证了理论分析的正确性。     

混合量测状态估计相角参考点坏数据问题的处理方法

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,一旦其相角参考点上的PMU电压相角量测为坏数据,将影响其余所有相角量测引入,污染有功量的总体计算,严重影响计算精度。文中在建立混合量测状态估计计算模型的基础上,提出一种解决相角参考点坏数据问题的处理方法,改变传统状态估计将相角参考点状态量值固定且不参与迭代求解的做法,形成雅可比矩阵时增加相角参考点状态量对应列和PMU量测对应行,将相角参考点状态量同其他节点一样参与迭代求解,当相角参考点上的PMU电压相角量测为坏数据时同样能够被检测和辨识,彻底消除其对计算结果的不利影响。最后,结合电网实例验证了该方法的有效性。     

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。     

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。     

调度中心SCADA与WAMS实时数据的差异

通过电网调度中心实时数据在线统计,比较了RTU与PMU曲线的相似程度和实时差异,发现在同一物理测点,直采RTU与PMU数据延迟小于1s;RTU与PMU的有功、电流幅值、电压幅值差异小于2％者居多,RTU与PMU的无功差异一般在5％～40％之间。分析显示,在电力系统分析计算中可以直接使用PMU的电流、电压瞬时量和有功量测数据;但应避免直接使用PMU电流、电压的相角信息和有选择地使用PMU的无功量测数据。建议通过定期检定来修正PMU角度补偿参数来提高相量测量的精度。     

量测误差对高压线路零序参数辨识的影响机理分析

输电线路的零序参数是电力系统分析计算、保护整定的重要参数。随着PMU的广泛应用,采用PMU量测数据在线辨识成为输电线路零序参数获取的新方法。然而,现场PMU量测数据往往存在误差,影响了零序参数计算结果的精度。该文在输电线路π模型的基础上,分析了三相电压、电流相量量测误差对输电线零序参数辨识的影响机理。首先,通过数学推导,揭示了三相量测误差对零序分量的影响;其次,采用小扰动分析方法,研究了零序电压与零序电流的幅值、相角影响零序参数计算结果精度的机理;最后,通过仿真验证了所提理论的正确性。     

一种将PMU支路电流量测引入非线性状态估计的方法

针对同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)的电流量测难以直接引入到传统加权最小二乘状态估计的问题,提出一种在极坐标下引入PMU支路电流量测的快速分解状态估计方法。采用旋转量测变换法,利用PMU的电压相角量测信息,将电流量测转化成为旋转量测,减小了副对角元素,实现了状态量在极坐标下的解耦,从而解决了电流量测与SCADA量测的融合计算问题。同时采用了动态更新相角的方法,在每次迭代过程中更新量测旋转所用的相角值,减小了因相角量测中的不良数据带来的误差。最后通过IEEE39节点算例对旋转量测方法与直接分解法、量测变换法这3种方法进行了仿真对比。结果表明,旋转量测方法改善了状态估计的精确性,计算速度较快,能够为调度中心的决策提供精确的数据支持。     

基于北斗的μPMU相角同步测量精度问题的研究

随着我国对配电网研究力度的加大及北斗导航系统组网成功,基于北斗的配电网研究课题成为主流。在研制的配电网微型同步相量测量单元(Micro-synchronous Phasor Measurement Unit,μPMU)与故障录波装置的基础上,考虑采用北斗作为时钟源,对北斗可能造成的相量误差进行分析与研究。从稳态和动态两方面推导了授时偏差下μPMU量测相量的计算公式,分析了北斗授时偏差对相量幅值和相角的影响规律。通过MATLAB对相量误差进行仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性,采用北斗作为时钟源可以有效提高原装置的相量测量精度,尤其是相角精度。     

基于数据驱动技术的配电网拓扑结构及线路参数识别方法

配电系统能量管理的优化需要掌控运行状态监测信息,需要对配电网拓扑结构及线路参数进行识别,然而,目前很多方法在识别过程中都要求用相量测量单元（phasor measurement unit,PMU）测量节点电压角,但这对于传统的配电网是不现实的。由此,本文提出了一种在不考虑电压相角信息的情况下进行线路拓扑辨识和参数估计的数值方法,第1步用数据驱动的回归方法对拓扑和线路参数进行初步估计;第2步采用数据和模型驱动的联合方法计算线路参数,恢复电压相角后进一步修正拓扑结构。最后通过算例表明,所提方法可以在不需要电压相角的情况下,在有限的测量样本基础上,准确估计出拓扑和线路参数。     

基于PMU量测的线路参数辨识算法

利用PMU量测数据具有严格时间同步、均匀发送的特点,基于PI型等值电路模型,提出一种新的线路参数辨识方法。该方法以线路两端测量的电压和电流相量为基础,利用最小二乘算法实现线路参数的最小偏差辨识,理论分析和实际算例表明了该方法的可行性。对影响辨识精度的主要误差源进行了分析,并给出了一种实用的坏数据剔除方法,可进一步提高数据辨识的精度;亦对如何利用线路量测的残差分析结果指导状态估计中的权重系数设置进行了详细讨论。与传统方法相比,基于PMU量测的参数辨识方法具有灵活、简便、可重复和连续执行的优点,具有较高的实用价值。     

WAMS中计及量测函数非线性项的电力系统自适应动态状态估计

提出两种在线辨识和修正模型误差协方差矩阵的自适应动态状态估计方法,并在这两种状态估计模型中引入量测函数的非线性项。这不仅在进行状态滤波的同时,利用观测数据提供的信息,在线辨识和估计系统中未知或不精确的噪声统计特性,而且由于计及了量测函数的非线性项,非线性系统在线性化过程中所产生的线性化误差完全得到补偿,极大地提高了算法在异常运行情况下的自适应性;并且在量测量中计入了相量测量单元(PMU)测量的电压幅值和相角,增加了系统的冗余量测,提高了滤波精度。仿真结果验证了所提方法在正常情况、负荷突变、存在坏数据、网络拓扑结构错误各种情况下具有较好的预测和滤波效果。     

负荷测录仪远程异常辨识及供电量矫正方法

梳理了负荷测录仪量测数据的主要异常类型,推导了电流互感器各种错误接线情况下有功、无功、功率因数等电气量的观测值与实际值之间的函数关系;在此基础上提出了根据负荷测录仪量测值远程辨识异常类型和供电量矫正的算法流程。对市北供电公司的实例分析验证了方法的有效性。     

基于新型PMU配置的局部配电网状态估计

针对配电网网络结构复杂,点多面广,配电自动化设备无法实现全覆盖,提出了一种基于非线性动力系统的局部配电网状态估计方法。所提出的方法是全局收敛的,并且可以使用PMU提供的稀疏同步相量量测而不受传统状态估计网络可观性的限制。对于电压控制或热极限控制等实际应用,需要有针对性地提高电压幅度或电压相角的精度,在这种情况下,提出了一种增强的状态估计模型,包括电压幅值测量残差约束和电压相角测量残差约束。仿真结果证实了所提方法的有效性。     

基于波动量法的系统侧谐波阻抗幅值估计精度评价方法

系统谐波阻抗是衡量用户谐波发射水平的关键参数,准确估计其值具有重要的意义。文章基于波动量法,针对系统谐波阻抗的估计幅值构建了系统谐波阻抗幅值估计精度指标集,包括固有偏差指标和量测不确定度指标。固有偏差指标可定量评价由波动量法原理本身局限性造成的估计偏差;量测不确定度指标可综合衡量由量测、干扰等客观原因引起的量测偏差。然后提出了幅值估计精度指标的实用化计算方法。利用PSCAD仿真软件对典型系统进行了蒙特卡罗仿真分析,验证了幅值估计精度指标集可有效地筛选出较理想的工况和较精确的估计值,并在一定程度上量化估计值的精确度,可作为判定估计值是否满足工程误差要求的实用化依据。     

一种基于π型等值的线路参数估计方法

基于输电线路π型等效模型,利用数据采集和监视控制系统(SCADA)提供的数据,在线路两端有功功率、无功功率和电压幅值均已测得的情况下,通过幅值运算,给出一种输电线路参数估计方法。由不同时间断面的SCADA量测数据,经过求解得到线路参数计算值的集合,再经统计分析,其均值即为线路参数的最终辨识结果。与传统的参数估计方法相比,本文所提方法不会引起矩阵病态等数值问题,对量测系统没有相角量测要求,计算速度快,估计结果精确度高。通过对IEEE-30节点测试系统进行分析计算,验证了方法的有效性。     

基于中位数估计和相分量模型的输电线路序参数在线抗差辨识

实测相量测量单元(PMU)数据中存在随机噪声和不良数据,造成线路正序和零序参数辨识精度降低,故而会导致状态估计合格率低等问题,从而影响电力系统调度运行。针对上述问题,提出了一种基于PMU数据、线路相分量模型和中位数估计的输电线路正序和零序参数在线抗差辨识方法。该方法仅需多次正常运行时三相不平衡下的线路双端PMU相电压、相电流量测数据,并利用相分量模型实现正序和零序参数同时辨识,利用中位数抗差减少数据量需求。具体地,建立了线路三相参数的π型等值相分量模型,基于最小二乘法推导了获得其参数的辨识方法;应用结合中位数估计的抗差最小二乘法进行辨识,该方法可避免极端值和大部分量测中粗差对辨识结果的影响;利用仿真及实测数据验证了所提方法的有效性以及算法的抗噪和抗差能力。     

基于PMU的状态估计的研究

传统的状态估计是基于单相纯正弦模型的,但实际电力系统的三相并不是完全对称,这就导致了传统的状态估计存在着固有的误差.随着基于GPS同步相量测量单元(PMU)的应用和计算机技术的发展,该文提出了一种以PMU为基础的三相状态估计和谐波状态估计算法以消除这种固有误差.利用PMU的电压幅值测量值和相角测量值与SCADA原有的测量值构成的混和量测系统一起用于状态估计,从而提高网络的可观测性及状态估计的精度,来弥补传统状态估计的不足.所以这种算法可根本解决系统三相不平衡和状态向量非纯正弦带来的误差问题.最后讨论了对该算法的评估方法.