A distribution system state estimator accommodating large number of ampere measurements

This paper presents a three-phase state estimation method for distribution network which can accommodate large number ampere measurements and voltage measurements. In this method, the power on sending end of branch and the square of branch current magnitude are chosen as the state variables. Therefore, measurement functions of ampere and voltage measurements are significantly simplified and no measurements transformation is needed in this method. Furthermore, a novel robust state estimation model is presented, which can suppress bad data automatically. The observability analysis indicates the proposed method can be used in distribution system with very limited measurements. Numerical tests on radial and weak-meshed network show the real-time branch current measurements can significantly improve the accuracy of estimation results.     

三相四线制台区电网的状态估计模型

提出一种三相四线制台区电网的状态估计模型。综合考虑电源和负荷端点三相节点的注入电流量测方程、中性点的虚拟量测方程、三相电压幅值量测方程以及T端点三相和中性点的零注入等式约束方程,以端点a、b、c三相及中性点电压的实部和虚部为状态变量,建立台区电网带等式约束的加权最小二乘状态估计模型。该模型采用牛顿法进行求解,并以IEEE13节点修正系统为例进行仿真分析。仿真结果表明,所提模型可有效解决台区电网的状态估计问题,且方法收敛可靠,速度快,满足工程要求。     

基于脉冲神经网络伪量测建模的配电网三相状态估计

为了给配电网管理系统提供全面准确的实时数据,配电网三相状态估计显得尤为重要。针对当前配电网量测信息不足,提出了基于脉冲神经网络(SNN)伪量测建模的配电网三相状态估计。该方法首先将实时和部分历史支路功率量测输入SNN进行伪量测建模,然后由高斯混合模型生成相应的量测误差,最后进行基于加权最小二乘法的配电网三相状态估计。理论分析和算例验证表明,所提模型不仅能够在正常通信时有效提高配电网状态估计精度,而且能在通信故障时保证估计精度在合理范围内,进而为配电网的运行控制提供参考依据。     

一种电压源型有源电力滤波器的新型控制方法

研究了电压源型有源电力滤波器、电源及非线性负载三者之间的能量交换机理,分析了变流器直流侧电容电压的稳定问题,提出了维持直流侧电容电压稳定的新方法。在此基础上提出了一种电压源型有源电力滤波器的新型控制方法,详细推导了控制方程。该方法无需检测三相负载电流和三相输入电压,无需计算参考电流、无功电流和谐波电流;只需检测两相电源电流和直流侧电容电压,通过简单运算就可直接求出每个开关周期内各开关的占空比,实现滤波器的控制。仿真研究结果表明新型控制方法能有效补偿谐波电流和无功电流,抑制负载不对称。     

基于远方终端测量装置的配电网线损计算

当前为提高配电网自动化水平,普遍在部分线路及公用配电变压器负荷侧配置有远方终端测量装置(FTU、TTU)。这为准确计算线损提供了充实、可靠的数据来源。该文以此为出发点,将FTU、TTU采集到的三相实时数据分解为三序分量。然后对每一序网做状态估计得到整个网络的运行状态。由于状态估计不需要完全测量量,因而可大大地降低投资费用,同时使计算结果更可信。最后通过实例分析说明了此理论的可行性。     

基于负荷电流的配电网状态估计研究

基于负荷电流的配电网状态估计方法以负荷电流为状态变量,将支路测量函数用负荷电流表示,利用三相潮流计算方法得到支路电流的状态估计值,从而降低了状态估计问题的求解空间,提高了算法的收敛性和计算速度,通过将该算法与三相潮流计算法比较,结果表明状态估计算法在效果、速度、收敛性方面都较常规方法优越。     

基于深度神经网络伪量测建模的交直流混合配电网交替迭代法状态估计

当前配电网状态估计面临的一个突出问题是实时量测数量不足,难以实现全网可观性。为了给配电管理系统提供准确的基础数据,提出一种基于深度神经网络伪量测建模的交直流混合配电网交替迭代状态估计方法。首先,建立电压源换流器的稳态模型和混合配电网的实时量测模型;然后,利用历史量测数据对深度神经网络进行离线训练,建立负荷节点注入功率的伪量测模型;最后,对交流区域和直流区域进行交替迭代状态估计,在交替过程中区域间交换VSC支路状态量的估计值,保证了边界状态量的一致性。算例测试结果表明,所提方法能在实时量测覆盖率低的情况下,准确估计混合配电网的状态值。     

基于深度神经网络伪量测建模的交直流混合配电网交替迭代法状态估计

当前配电网状态估计面临的一个突出问题是实时量测数量不足,难以实现全网可观性。为了给配电管理系统提供准确的基础数据,提出一种基于深度神经网络伪量测建模的交直流混合配电网交替迭代状态估计方法。首先,建立电压源换流器的稳态模型和混合配电网的实时量测模型;然后,利用历史量测数据对深度神经网络进行离线训练,建立负荷节点注入功率的伪量测模型;最后,对交流区域和直流区域进行交替迭代状态估计,在交替过程中区域间交换VSC支路状态量的估计值,保证了边界状态量的一致性。算例测试结果表明,所提方法能在实时量测覆盖率低的情况下,准确估计混合配电网的状态值。     

A fast method for identification of symmetrical components for power system protection

This paper presents a novel dynamic technique for identifying and measuring the symmetrical components of three-phase voltage or current waveforms in electrical power systems. The proposed technique is based on stochastic estimation theory. The problem is formulated as an estimation problem and presented in state space form. The algorithm is then used to estimate the active and reactive components of the positive, negative and zero components of unsymmetrical waveforms. The method is tested using practical study cases. Different factors affecting the identification process such as data window size, sampling frequency and number of samples are studied. Effects of bad data on the solution accuracy are also studied. The speed of convergence is examined by changing the estimator initial conditions. The results obtained show that the proposed technique can estimate and track the symmetrical components of non-stationary three-phase unbalance voltage or current waveforms in noisy environments. Fast accurate solutions are guaranteed regardless of the initial conditions. It is also shown that bad measurements have no effect on the final accuracy of the estimation.     

基于深度信念网络伪量测建模的配电网状态估计

针对配电网实时量测不足需要增加伪量测以提高量测冗余度的情况,提出基于深度信念网络(DBN)伪量测建模的配电网状态估计方法。利用多种类型负荷的历史数据及对应温度、日期类型对DBN进行训练,训练完成后输入测试数据得到精度较高的伪量测;基于改进的等效电流量测变换法进行配电网状态估计,以线性约束的形式处理虚拟量测。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

Multiphase transmission line modeling for voltage sag estimation

This paper presents a novel approach for voltage sag indices calculation based on instantaneous voltage estimation. The estimation uses traditional state estimation where redundant measurements are available. The estimation is based on time domain state estimation which uses time domain modeling of the power network. The time domain current monitoring is used to have linear mapping and to achieve high performance of voltage sag estimation. The fault estimation procedure is prior of the voltage sag estimation. This paper shows a possible for fault instance detection, fault location identification and fault type estimation method that are required to estimate voltage sag for different line models utilizing residual analysis and topology error processing. Lumped parameter and distributed parameter transmission line modeling are developed to estimate instantaneous voltage at a three-phase power system in time domain. Magnitude and duration of voltage sag as main indices are calculated from the estimated instantaneous bus voltage. The performance of the novel approach is tested on IEEE 14 bus system and the results are shown.     

广东电网WAMS增强SCADA状态估计研究

SCGM（1,1）模型是灰色预测理论在传统GM（1,1）上的进一步发展。文中首次将单变量的SCGM（1,1）模型应用于中长期电力负荷预测,分别阐述了简化SCGM（1,1）模型、均值SCGMMV（1,1）模型、拓广SCGMa0（1,1）模型的原理和特点,并应用于实例。同时将精度较高的后两种模型和GM（1,1）模型进行固定权值和变权组合,进一步提高预测结果的精确度和可靠性。计算结果证明该方法预测准确,可靠性高,抗干扰性强,是中长期负荷预测新工具之一。     

三相电压型PWM整流器不平衡控制虚拟导纳法

输入电压不平衡会导致三相电压型PWM整流器谐波增加、损耗增大,严重时可以烧坏整流器。针对传统的解决方案结构较复杂、运算量大,提出虚拟导纳控制法。根据三相电压型PWM整流器不平衡时瞬时功率平衡理论,找到虚拟导纳这一核心控制量,引入可实现电流无静差控制的广义积分器,形成两相静止坐标系下电流控制简化方法,由此设计了虚拟导纳控制系统。通过Matlab仿真和实验验证表明该控制方法不仅性能稳定,实现三相电压不平衡时电压无波纹控制和实时可控的功率因数,而且不需要对正负序电流进行独立检测,提高了系统的快速性。引入的广义积分器具有的简单离散迭代算法也大幅减少了计算量。     

面向独立供电系统的四桥臂电流源变流器3D-SVPWM方法

针对传统电流源变流器的调制方法无法实现三相四桥臂电流源变流器在不平衡负载下的三相电压平衡控制,且会有较高的共模电压的问题,提出了一种三相四桥臂电流源变流器的三维空间矢量脉宽调制（3D-SVPWM）方法,并将其应用于三相四线制独立供电系统。首先,定义了三维电流空间矢量,分析了不同电流空间矢量对应的共模电压。其次,提出了判断参考矢量所在四面体的方法。然后,通过优化空间矢量顺序,提出一种低开关动作次数下有效减小共模电压的空间矢量顺序。最后,实验表明所提3D-SVPWM方法能够实现三相四桥臂电流源变流器在不平衡负载下的三相电压平衡控制,且能有效降低共模电压。     

面向微电网三相电压不平衡补偿的逆变器并网控制

随着微电网规模的日益扩大,单相、三相负载混用日益增多,微电网单相电压不平衡现象日益严重。为了解决这个问题,针对三相四桥臂逆变器三相输出可解耦独立控制的特点,提出并网逆变器三相输出可控互联、各相输出功率根据电压不平衡度进行自适应调节的控制方案。在建立其平均等效模型及不平衡状态转移模型的基础上,对逆变器三相输出电流进行分级控制,实现对微电网不平衡电压的补偿。利用MATLAB/Simulink进行了仿真,并构建实验平台进行了实验。仿真和实验结果表明,所提出的补偿方法具有很好的补偿效果。     

三相电压不平衡微电网的自适应补偿控制

由于单相负载、三相负载和非线性负载的混用,以及负载分布的不均衡,使得微电网三相电压不平衡问题比较突出。针对该问题,提出依据三相电压不平衡度调整逆变器各相输出功率的自适应控制策略。首先,建立了并网逆变器补偿控制原理框图,采用比例谐振(QR)控制器对电流进行无静差跟踪。然后,搭建了单相电压偏低和两相电压偏低的不平衡状态数学模型,依据四桥臂三相逆变器的三相电压具有可解耦独立控制的特性,将对三相电压的控制转变为对单相电压的控制,同时提出了改变并网断路器和相间断路器的开关状态,从而改变逆变器各相之间连接状态的控制方法,并且设计了补偿控制系数。最后利用MATLAB/Simulink进行仿真验证,仿真结果表明所提出的补偿控制可使三相不平衡电压得到有效补偿。     

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。     

一种基于SMARTDevice的低压切负荷算法

在基于当地测量量的电压稳定估计方法的基础上,提出了一种低电压减载的计算方法,只需要利用本地的电压和电流,就能够实时判断本地的电压是否失稳,并能准确计算出为使电压恢复而需要的切负荷量.算例表明用该方法可以进行电压稳定的实时监测和控制.     

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。     

基于预测残差的配电网三相状态估计

为了提高配电网状态估计的计算精度和计算速度,针对常规抗差状态估计算法迭代次数较多的特点,给出了一种以节点电压为状态量,基于预测残差的配电网三相抗差状态估计方法。利用了配电网中各种类型的量测,通过对节点电压和支路电流的相位变换,以及对电流幅值量测进行的等效量测变换,实现了整个雅可比矩阵的常数化,在迭代过程中保持不变,降低了计算量。基于预测残差的信息设置抗差状态估计中的等价权,避免了常规抗差状态估计算法对等价权修正中不必要的多次迭代,提高了收敛速度。算例分析表明,所提的算法抗差能力强、计算速度快、数值稳定性和鲁棒性较好。