基于集成監(jiān)測裝置的變電站諧波狀態(tài)估計方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于集成監(jiān)測裝置的變電站諧波狀態(tài)估計方法，該方法將節(jié)點(diǎn)電壓相量和注入電流相量中各元素分別按量測量和狀態(tài)量分類，并按先量測量后狀態(tài)量的順序排列，然后將節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣相應(yīng)分塊，變換得到量測方程。對于一網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，已知電流量測點(diǎn)編號和電壓量測點(diǎn)編號，將節(jié)點(diǎn)編號組合寫出導(dǎo)納矩陣的各分塊矩陣，再代入量測方程中計算狀態(tài)相量。該方法估計準(zhǔn)確性高，易于實現(xiàn)且實現(xiàn)成本低。
【專利說明】基于集成監(jiān)測裝置的變電站諧波狀態(tài)估計方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)諧波監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于集成監(jiān)測裝置的變電 站諧波狀態(tài)估計方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)有技術(shù)中，變電站諧波狀態(tài)估計是利用同步相角測量單元（PMU)作為技術(shù)基 礎(chǔ)展開研究。廣域測量系統(tǒng)中的同步相角測量單元（PMU)利用GPS系統(tǒng)的高精度授時信號， 能實現(xiàn)對電力系統(tǒng)各個節(jié)點(diǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)的同步采集。理論上，相角測量單元可以為大規(guī)模地 區(qū)電網(wǎng)進(jìn)行諧波狀態(tài)估計提供技術(shù)支持。但是在實際電網(wǎng)中，只有某些局部電網(wǎng)安裝有同 步相量量測單元，而大部分地區(qū)電網(wǎng)已經(jīng)安裝的監(jiān)測裝置并沒有GPS對時功能，而相角測 量單元造價昂貴，如果重新安裝同步相角測量單元，會大大增加諧波狀態(tài)估計的成本。從應(yīng) 用范圍看，現(xiàn)有技術(shù)方案適用于大區(qū)域電網(wǎng)，范圍廣，在諧波情況下，電網(wǎng)狀態(tài)很容易受到 參數(shù)分散性的影響。但是在現(xiàn)有技術(shù)方案的諧波狀態(tài)估計中并沒有考慮到參數(shù)分散性的因 素。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于集成監(jiān)測裝置的變電站諧波狀態(tài)估計方法，該方 法估計準(zhǔn)確性高，易于實現(xiàn)且實現(xiàn)成本低。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于集成監(jiān)測裝置的變電站諧波狀 態(tài)估計方法，按如下方法進(jìn)行變電站諧波狀態(tài)估計： 在變電站等效網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)電壓方程為： I = YV 式中，/為節(jié)點(diǎn)注入電流相量，K為節(jié)點(diǎn)電壓相量，7為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣； 導(dǎo)納矩陣7中元素為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于集成監(jiān)測裝置的變電站諧波狀態(tài)估計方法，其特征在于，按如下方法進(jìn)行 變電站諧波狀態(tài)估計： 在變電站等效網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)電壓方程為： I = YV 式中，/為節(jié)點(diǎn)注入電流相量，K為節(jié)點(diǎn)電壓相量，7為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣； 導(dǎo)納矩陣7中元素為：
對上式中電壓相量K和注入電流相量J中各元素按量測量和狀態(tài)量進(jìn)行分類，并按先 量測量后狀態(tài)量的順序排列，表示如下：
式中，厶為三相諧波電流量測相量矩陣，4為三相諧波電流狀態(tài)相量矩陣，匕為三相 諧波電壓量測相量矩陣，匕為三相諧波電壓狀態(tài)相量矩陣，為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中對應(yīng)諧波 電流量測相量和諧波電壓量測相量的子矩陣，為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中對應(yīng)諧波電流量測相量 和諧波電壓狀態(tài)相量的子矩陣，〗：為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中對應(yīng)諧波電流狀態(tài)相量和諧波電壓量 測相量的子矩陣，t為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中對應(yīng)諧波電流狀態(tài)相量和諧波電壓狀態(tài)相量的子矩 陣； 根據(jù)諧波狀態(tài)估計理論，有
當(dāng)子矩陣匕可逆時，得到量測方程： 量測矩陣為：
量測矩陣的行列式為：
當(dāng)子矩陣I和都可逆時，量測矩陣滿秩，即系統(tǒng)狀態(tài)完全可觀測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于集成監(jiān)測裝置的變電站諧波狀態(tài)估計方法，其特征在 于，對于單臺三繞組變壓器獨(dú)立運(yùn)行的情況，將三繞組變壓器全部參數(shù)歸算到高壓側(cè)，由 星-角變換得到變壓器等效電路： 節(jié)點(diǎn)1、節(jié)點(diǎn)2、節(jié)點(diǎn)3的電壓相量分別為匕、K2、K3，注入電流相量分別為Λ、J2、J 3，節(jié) 點(diǎn)1經(jīng)等效阻抗Z12與節(jié)點(diǎn)2連接，節(jié)點(diǎn)1經(jīng)等效阻抗Z13與節(jié)點(diǎn)3連接，節(jié)點(diǎn)2經(jīng)等效阻抗 么 3與節(jié)點(diǎn)3連接； 詵擇節(jié)點(diǎn)1進(jìn)行電壓、電流相量全量測，選擇節(jié)點(diǎn)2進(jìn)行電壓相量量測，得到量測矩陣
，狀態(tài)矩陣
，其中，為量測裝置測得的量測相量，K3、J 2、J3為待 求的狀態(tài)相量； 列出節(jié)點(diǎn)電壓方程為：
按量測量和狀態(tài)量節(jié)點(diǎn)編號對節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣7分塊，即
八2、乙3、心均小于〇, 大于〇,從而得到
由變壓器等效電路，變壓器三端對稱，取高中低壓側(cè)任一端進(jìn)行電壓電流全量測，任一 端進(jìn)行電壓量測，系統(tǒng)都可觀測；量測方程為：
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于集成監(jiān)測裝置的變電站諧波狀態(tài)估計方法，其特征在 于，對于兩臺三繞組變壓器并行運(yùn)行的情況，當(dāng)有兩側(cè)繞組并列，一側(cè)繞組分列運(yùn)行時，將 兩臺三繞組變壓器的參數(shù)都?xì)w算到同一電壓等級側(cè)，并進(jìn)行星-角變換，得到變壓器等效 電路： 節(jié)點(diǎn)1、節(jié)點(diǎn)2、節(jié)點(diǎn)3、節(jié)點(diǎn)4的電壓相量分別為^、心心心注入電流相量分別為/^ J2、J3、J4，節(jié)點(diǎn)1經(jīng)等效阻抗Z12與節(jié)點(diǎn)2連接，節(jié)點(diǎn)1經(jīng)等效阻抗Z 13與節(jié)點(diǎn)3連接，節(jié)點(diǎn)1 經(jīng)等效阻抗Z14與節(jié)點(diǎn)4連接，節(jié)點(diǎn)2經(jīng)等效阻抗Z23與節(jié)點(diǎn)3連接，節(jié)點(diǎn)2經(jīng)等效阻抗Z 24 與節(jié)點(diǎn)4連接； 選擇節(jié)點(diǎn)1、3進(jìn)行電壓、電流全量測； 列出節(jié)點(diǎn)電壓方程為：
按量測量和狀態(tài)量節(jié)點(diǎn)編號對節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣7分塊，即
射(? = det^b --- =0 ,滿足系統(tǒng)可觀條件；量測方程為：
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于集成監(jiān)測裝置的變電站諧波狀態(tài)估計方法，其特征在 于，對于兩臺三繞組變壓器并行運(yùn)行的情況，當(dāng)有一側(cè)繞組并列，兩側(cè)繞組分列運(yùn)行時，將 兩臺三繞組變壓器的參數(shù)都?xì)w算到同一電壓等級側(cè)，并進(jìn)行星-角變換，得到變壓器等效 電路： 節(jié)點(diǎn)1、節(jié)點(diǎn)2、節(jié)點(diǎn)3、節(jié)點(diǎn)4、節(jié)點(diǎn)5的電壓相量分別為。心心'心注入電流相量 分別為/1、/2、/3、/4、/5，節(jié)點(diǎn)1分別經(jīng)等效阻抗7 12、713、714、715與節(jié)點(diǎn)2、節(jié)點(diǎn)3、節(jié)點(diǎn)4、節(jié) 點(diǎn)5連接，節(jié)點(diǎn)2經(jīng)等效阻抗Z23與節(jié)點(diǎn)3連接，節(jié)點(diǎn)4經(jīng)等效阻抗Z45與節(jié)點(diǎn)5連接； 選擇節(jié)點(diǎn)1、2進(jìn)行電壓、電流相量全量測，選擇節(jié)點(diǎn)4進(jìn)行電壓相量量測，得到量測矩 陣
狀態(tài)矩陣
其中，Κ2、Κ4、Λ、J 2為量測裝置測得的量測相量，K3、 K5、J3、J4、J5為待求的狀態(tài)相量； 列出節(jié)點(diǎn)電壓方程為：
按量測量和狀態(tài)量節(jié)點(diǎn)編號對節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣7分塊，即

子矩陣I和都可逆，滿足系統(tǒng)可觀條件；量測方程為：
【文檔編號】G01R23/16GK104090161SQ201410326256
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】林焱, 吳丹岳, 韓斐, 楊洪耕, 黃道姍, 張健, 張逸 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院