專利名稱：一種基于集控站調(diào)度主站的分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)計(jì)算領(lǐng)域，更準(zhǔn)確地說涉及一種應(yīng)用于集控站調(diào)度主站的分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
狀態(tài)估計(jì)算法的研究直接關(guān)系到狀態(tài)估計(jì)計(jì)算的速度、精度等。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，考慮的因素也越來越多，傳統(tǒng)的集中式狀態(tài)估計(jì)建立的電力網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)方程數(shù)目巨大、階數(shù)很高，即使采用諸多的先進(jìn)技術(shù)和高性能的計(jì)算機(jī)，傳統(tǒng)的集中式狀態(tài)估計(jì)仍呈現(xiàn)出計(jì)算機(jī)內(nèi)存不足，收斂速度慢等維數(shù)災(zāi)難問題，不能滿足實(shí)時(shí)性要求。但電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行迫切要求能在短時(shí)間內(nèi)迅速進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)安全分析計(jì)算，判斷當(dāng)時(shí)電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，以此作為采取調(diào)整和防范措施的依據(jù)，這對(duì)提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，防止發(fā)生大的系統(tǒng)性事故是十分重要的?？s短計(jì)算時(shí)間的一種有效方法是采用系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型或等值模型。但過分簡(jiǎn)化，計(jì)算精度會(huì)下降，某些情況誤差會(huì)大到無法接受的程度。為了減輕計(jì)算負(fù)擔(dān)，提高運(yùn)算速度，滿足在線分析的需求，需要尋求新的狀態(tài)估計(jì)算法以適應(yīng)未來電力系統(tǒng)的發(fā)展需求。隨著分布式技術(shù)的快速發(fā)展，分布式狀態(tài)估計(jì)是未來電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)發(fā)展的主要趨勢(shì)。文獻(xiàn)一《分布式能管理系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)分布式異步迭代算法》(中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào) 1996年第16卷第3期160頁)中應(yīng)用狀態(tài)估計(jì)分量解法，提出狀態(tài)估計(jì)分布式異步迭代算法、可觀性判定定理和收斂性定理。但是這種分布式異步迭代算法的構(gòu)造和收斂性分析非常困難。文獻(xiàn)二《分布式狀態(tài)估計(jì)》(電力系統(tǒng)自動(dòng)化1998年第12卷第6期35頁)中提出搭接的分布式狀態(tài)估計(jì)算法。這一算法解決了兩級(jí)分層式狀態(tài)估計(jì)算法的問題，但邊界母線的狀態(tài)值差異較大。文獻(xiàn)三《分布式狀態(tài)估計(jì)算法的研究》(中國(guó)高等學(xué)校電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)第二十四屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集762頁)中采用基于區(qū)域劃分的分布式算法來解決多區(qū)域狀態(tài)估計(jì)優(yōu)化向題，但在聯(lián)絡(luò)線處估計(jì)誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決傳統(tǒng)的集中式狀態(tài)估計(jì)在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)超過一定規(guī)模時(shí)所面臨的高維度、數(shù)值穩(wěn)定性低和收斂性差的問題，本發(fā)明提供了一種不僅可以明顯提高狀態(tài)估計(jì)的計(jì)算速度而且能夠顯著提高狀態(tài)估計(jì)計(jì)算精度的基于集控站調(diào)度主站的分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算方法。為了解決上述問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種基于集控站調(diào)度主站的分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算方法，其特征在于包括以下步驟(1)、多源量測(cè)信息的獲取可以從集控站的能量管理系統(tǒng)中取得實(shí)時(shí)量測(cè)數(shù)據(jù)， 在線獲得的量測(cè)信息包括支路的三相電流幅值量測(cè)、支路的有功量測(cè)、支路的無功量測(cè)、開關(guān)流過的三相電流幅值量測(cè)、開關(guān)流過的有功功率量測(cè)、開關(guān)流過的無功功率量測(cè)、各節(jié)點(diǎn)的三相電壓幅值量測(cè)、PMU量測(cè)、開關(guān)遙信狀態(tài)；(2)、量測(cè)信息一致性檢驗(yàn)對(duì)于集控站內(nèi)各廠站的量測(cè)信息，進(jìn)行一致性檢驗(yàn)；(3)、多區(qū)域分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算根據(jù)子區(qū)域間的負(fù)荷與發(fā)電量盡可能平衡以及子區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線盡量少的原則對(duì)集控站劃分子系統(tǒng)，在劃分子系統(tǒng)時(shí)，每個(gè)子系統(tǒng)要包括邊界的聯(lián)絡(luò)線以及聯(lián)絡(luò)線對(duì)端的節(jié)點(diǎn)；(4)、集控站內(nèi)可疑廠站的辨識(shí)多區(qū)域分布式狀態(tài)估計(jì)通過辨識(shí)得到正則化殘差，如果該殘差大于檢驗(yàn)門檻值，確定可疑量測(cè)，計(jì)算母線的可疑量測(cè)關(guān)聯(lián)指數(shù)，根據(jù)該指數(shù)辨識(shí)出可疑母線，并將該母線所在的廠站辨識(shí)為可疑廠站；(5)、基于可疑廠站詳細(xì)模型的二次狀態(tài)估計(jì)計(jì)算對(duì)辨識(shí)出可疑廠站作詳細(xì)建模，將斷路器支路作為零阻抗支路處理。斷路器的有功潮流、無功潮流以及斷路器狀態(tài)作為擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)變量進(jìn)行二次狀態(tài)估計(jì)計(jì)算。前述的一種基于集控站調(diào)度主站的分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算方法，其特征在于步驟 (2)包括以下一致性檢驗(yàn)1)、基爾霍夫一致性檢驗(yàn)利用基爾霍夫定律對(duì)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行量測(cè)一致性檢驗(yàn)，各節(jié)點(diǎn)所聯(lián)支路的端點(diǎn)具備有效量測(cè)時(shí)滿足基爾霍夫定律，根據(jù)設(shè)置門檻，剔除顯著錯(cuò)誤量測(cè) fn息；2)、支路狀態(tài)與量測(cè)一致性檢驗(yàn)綜合支路的量測(cè)信息對(duì)支路狀態(tài)進(jìn)行校驗(yàn)。對(duì)于支路有效量測(cè)并證明明顯帶電運(yùn)行的設(shè)備，根據(jù)采集遙信對(duì)相應(yīng)的開關(guān)刀間狀態(tài)進(jìn)行判定，給出可疑遙信狀態(tài)；3)、斷路器狀態(tài)與刀閘狀態(tài)一致性檢驗(yàn)根據(jù)不同的接線方式對(duì)集控站內(nèi)的斷路器以及刀間狀態(tài)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，給出可疑遙信狀態(tài)；4)、時(shí)間序列一致性檢驗(yàn)根據(jù)兩次狀態(tài)估計(jì)獲取的量測(cè)信息斷面進(jìn)行時(shí)間序列的一致性檢驗(yàn)，針對(duì)前后兩次獲取斷面的量測(cè)變化情況對(duì)支路狀態(tài)進(jìn)行判定。前述的一種基于集控站調(diào)度主站的分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算方法，其特征在于所述步驟2、中，支路狀態(tài)與量測(cè)一致性檢驗(yàn)利用支路遙測(cè)信息對(duì)支路狀態(tài)進(jìn)行校驗(yàn)，根據(jù)支路量測(cè)的大小以及設(shè)定的量測(cè)門檻對(duì)支路量測(cè)狀態(tài)進(jìn)行判定，對(duì)于有效量測(cè)并證明明顯帶電的支路根據(jù)采集的遙信信息對(duì)支路的狀態(tài)進(jìn)行判定。前述的一種基于集控站調(diào)度主站的分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算方法，其特征在于所述步驟4)中，時(shí)間序列一致性檢驗(yàn)綜合使用上一個(gè)時(shí)間斷面的量測(cè)信息以及本次時(shí)間斷面的量測(cè)信息對(duì)支路狀態(tài)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。前述的一種基于集控站調(diào)度主站的分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算方法，其特征在于所述步驟(3)中，多區(qū)域分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算按照所劃區(qū)域把集控站內(nèi)全系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)做降維處理，提高局部量測(cè)冗余度，把局部不良數(shù)據(jù)和病態(tài)系統(tǒng)條件的影響限制在各區(qū)域內(nèi)，避免由于局部影響而造成整體狀態(tài)估計(jì)算法不收斂。前述的一種基于集控站調(diào)度主站的分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算方法，其特征在于所述步驟中，集控站內(nèi)可疑廠站的辨識(shí)通過計(jì)算母線的可疑量測(cè)關(guān)聯(lián)指數(shù)確定可疑母線， 并將該母線所在的廠站辨識(shí)為可疑廠站。前述的一種基于集控站調(diào)度主站的分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算方法，其特征在于所述步驟(5)中，基于可疑廠站詳細(xì)模型的二次狀態(tài)估計(jì)計(jì)算擴(kuò)展可疑廠站的狀態(tài)變量類型， 將流過斷路器的有功潮流、無功潮流以及斷路器狀態(tài)作為擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)變量進(jìn)入量測(cè)方程中， 利用已有的狀態(tài)估計(jì)技術(shù)進(jìn)行二次狀態(tài)估計(jì)計(jì)算，從而確定集控站內(nèi)正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明分布式狀態(tài)估計(jì)算法是將電力網(wǎng)絡(luò)按區(qū)域分割，并在所分割的各個(gè)區(qū)域內(nèi)實(shí)行狀態(tài)估計(jì)，然后協(xié)調(diào)各個(gè)區(qū)域的狀態(tài)估計(jì)。分布式狀態(tài)估計(jì)算法充分利用現(xiàn)有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及分布在各個(gè)子系統(tǒng)中獨(dú)立的處理器不僅可以明顯提高狀態(tài)估計(jì)的計(jì)算速度而且能夠顯著提高狀態(tài)估計(jì)計(jì)算的精度。


圖1 基爾霍夫一致性檢驗(yàn)流程示意圖。圖2 線路支路狀態(tài)與量測(cè)一致性檢驗(yàn)流程示意圖。圖3 繞組支路狀態(tài)與量測(cè)一致性檢驗(yàn)流程示意圖。圖4 設(shè)備狀態(tài)與量測(cè)一致性檢驗(yàn)流程示意圖。圖5 時(shí)間序列一致性檢驗(yàn)流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。一、多源量測(cè)信息的獲取。本發(fā)明可以從集控站的能量管理系統(tǒng)(EMS)中取得實(shí)時(shí)量測(cè)數(shù)據(jù)，在線獲得的量測(cè)信息包括支路的三相電流幅值量測(cè)、支路的有功量測(cè)、支路的無功量測(cè)、開關(guān)流過的三相電流幅值量測(cè)、開關(guān)流過的有功功率量測(cè)、開關(guān)流過的無功功率量測(cè)、各節(jié)點(diǎn)的三相電壓幅值量測(cè)、PMU量測(cè)、開關(guān)遙信狀態(tài)；二、量測(cè)信息一致性檢驗(yàn)。在本發(fā)明中公開了對(duì)集控站內(nèi)各廠站量測(cè)信息處理的方法。對(duì)于上述集控站內(nèi)各廠站的量測(cè)信息，可以進(jìn)行如下的一致性檢驗(yàn)。1、基爾霍夫一致性檢驗(yàn)如圖1所示，對(duì)于集控站內(nèi)各廠站的節(jié)點(diǎn)，如果該節(jié)點(diǎn)各相所聯(lián)支路的端點(diǎn)處具備有效量測(cè)(包括支路端點(diǎn)處的有功量測(cè)、無功量測(cè)以及電流量測(cè))，則對(duì)于該節(jié)點(diǎn)量測(cè)應(yīng)滿足基爾霍夫定律(KCL)，即任一節(jié)點(diǎn)的注入/流出功率(電流)應(yīng)平衡。在圖1中，首先判定是否內(nèi)部節(jié)點(diǎn)，如果是則找出與該節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的所有支路集合，對(duì)于該節(jié)點(diǎn)的所有的支路量測(cè)(包括電流和功率量測(cè))求取量測(cè)代數(shù)和，如果此代數(shù)和大于設(shè)定的檢驗(yàn)門檻值，則不滿足基爾霍夫定律，存在可疑量測(cè)，如果此代數(shù)和小于設(shè)定的檢驗(yàn)門檻值，則滿足基爾霍夫定律，則量測(cè)值可用于狀態(tài)估計(jì)。2、支路狀態(tài)與量測(cè)一致性檢驗(yàn)根據(jù)支路狀態(tài)以及支路量測(cè)的一致性原則對(duì)斷路器以及相關(guān)刀閘的狀態(tài)進(jìn)行檢驗(yàn)?？傇瓌t是對(duì)于有效量測(cè)并證明其明顯帶電運(yùn)行的設(shè)備，根據(jù)SCADA采集遙信對(duì)相應(yīng)的開關(guān)刀閘位置進(jìn)行檢驗(yàn)。對(duì)于交流線路，當(dāng)其單端處有足夠大量測(cè)時(shí)，交流線路兩端的斷路器和相應(yīng)刀閘應(yīng)為合狀態(tài)，同時(shí)考慮交流線路單端無功充電電容和交流線路各線端帶有高抗的情況；對(duì)于雙繞組變壓器，其判斷邏輯和交流線路相似；對(duì)于三繞組變壓器，有量測(cè)一側(cè)的支路斷路器以及刀閘應(yīng)為合狀態(tài)，如果只有遙測(cè)有誤并且只有一側(cè)有量測(cè)，則該側(cè)及電壓等級(jí)較高側(cè)的斷路器和刀閘應(yīng)為合狀態(tài)。對(duì)于發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、容抗器設(shè)備，當(dāng)其有足夠大量測(cè)時(shí)，相關(guān)斷路器以及相應(yīng)刀閘應(yīng)為合狀態(tài)。根據(jù)廠站各相量測(cè)數(shù)據(jù)以及量測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量，對(duì)集控站內(nèi)各廠站設(shè)備的量測(cè)給以量測(cè)狀態(tài)標(biāo)記，量測(cè)狀態(tài)標(biāo)記有以下三種量測(cè)有效(置FLASH邏輯位為真)量測(cè)正常且量測(cè)質(zhì)量未標(biāo)記“壞數(shù)據(jù)”、“非實(shí)測(cè)值”、“未初始化”以及“工況退出”；量測(cè)足夠大(置INHIBIT邏輯位為真)根據(jù)設(shè)備的量測(cè)值大小劃定。(判定的門檻值取決于設(shè)備類型及所在的電壓等級(jí))；量測(cè)較大(置MANIPULT邏輯位為真)根據(jù)設(shè)備的量測(cè)值大小劃定。(判定的門檻值取決于設(shè)備類型)；其中量測(cè)足夠大和量測(cè)較大主要用于證明設(shè)備是否帶電運(yùn)行，即量測(cè)值是否大于門檻死區(qū)；對(duì)于容抗器，其死區(qū)為額定容量與百分比門檻乘積；對(duì)于其他設(shè)備，其死區(qū)為基準(zhǔn)容量與百分比門檻乘積。因此，可以得到量測(cè)證明的兩個(gè)要素分別為設(shè)備量測(cè)有效、設(shè)備帶電運(yùn)行。根據(jù)設(shè)備的量測(cè)證明對(duì)支路狀態(tài)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。對(duì)于不同的接線方式、按設(shè)備遍歷已合斷路器，將其相關(guān)刀閘合上，實(shí)現(xiàn)糾正錯(cuò)誤遙信量測(cè)。主要包含以下幾個(gè)方面交流線路通過單刀閘直接連母線，根據(jù)節(jié)點(diǎn)所連刀閘數(shù)判斷出刀閘狀態(tài)。對(duì)于交流線路，根據(jù)其線端斷路器數(shù)判斷出刀閘狀態(tài)，若交流線端有一個(gè)刀閘已合則不做處理；否則，將兩個(gè)刀閘都合上。具體而言，對(duì)于打開的交流線路支路，如果交流線路兩端量測(cè)有效 (FLASH位為真)且量測(cè)較大(MANIPULT位為真)，則把交流線路兩端斷路器合上。對(duì)于合上的交流線路支路。如果線路兩端(刀閘)都打開，而斷路器都合上的，則將斷路器相關(guān)的刀閘合上；如果線路一端斷路器合上，而線路首端或末端量測(cè)足夠大(INHIBIT位為真)，則將兩端斷路器對(duì)應(yīng)刀閘置合且將分端斷路器置合。如果線路一端刀閘打開，此時(shí)如果該端斷路器合上或者首端量測(cè)足夠大(INHIBIT位為真)或者末端量測(cè)足夠大(INHIBIT位為真)，則將該端斷路器相關(guān)刀閘合上，此時(shí)如果該端斷路器分開也要置合。其檢驗(yàn)流程如圖 2所示。對(duì)于雙繞組變壓器，如果一側(cè)支路首端或者末端有量測(cè)，則合上該支路斷路器和相關(guān)斷路器刀閘。對(duì)于三繞組變壓器，如果一側(cè)支路斷開，而該支路有量測(cè)或者斷路器合上，則該支路相關(guān)斷路器刀閘置合。其檢驗(yàn)流程如圖3所示。對(duì)于發(fā)電機(jī)，如果連接斷路器，此時(shí)如果發(fā)電機(jī)量測(cè)足夠大(INHIBIT位為真)則合上斷路器及斷路器相應(yīng)刀閘(發(fā)電機(jī)已通過其他斷路器設(shè)備連接至電氣島則不處理)， 否則如果正常值且使用，則拉開斷路器。對(duì)于負(fù)荷，如果連接斷路器，此時(shí)如果負(fù)荷量測(cè)足夠大(INHIBIT位為真)則合上斷路器及斷路器相應(yīng)刀閘，負(fù)荷已通過其他斷路器設(shè)備連接至電氣島則不處理。對(duì)于容抗器，如果連接斷路器，此時(shí)如果容抗器量測(cè)足夠大(INHIBIT 位為真)則合上斷路器及斷路器相應(yīng)刀閘，容抗器已通過其他斷路器設(shè)備連接至電氣島則不處理。其檢驗(yàn)流程如圖4所示。3、斷路器狀態(tài)與刀閘狀態(tài)一致性檢驗(yàn)對(duì)于斷路器帶刀閘的接線方式，如果判定斷路器狀態(tài)與刀閘狀態(tài)不一致，則對(duì)于不一致狀態(tài)的刀閘作處理。如果是分段斷路器，且合上的，根據(jù)斷路器兩端節(jié)點(diǎn)找相連刀閘，如果刀閘連母線則置合。如果是母聯(lián)斷路器，且合上的，根據(jù)斷路器兩端的節(jié)點(diǎn)找相連刀閘，相連刀閘如果合上則不處理，若分開則將其合上。
對(duì)于母聯(lián)、分段、旁路斷路器，若存在功率或電流量測(cè)證明，則合斷路器。對(duì)于待合斷路器兩側(cè)的相關(guān)刀閘，則找到待合斷路器兩端節(jié)點(diǎn)編號(hào)，如果節(jié)點(diǎn)未連接物理母線，則找到與該節(jié)點(diǎn)相連的刀閘(非斷路器本身)，如果所有刀閘都是打開，則合上刀閘，如果沒有刀閘，則合上遍歷該節(jié)點(diǎn)的最后一個(gè)刀閘。
4、時(shí)間序列一致性檢驗(yàn)
如圖5所示，根據(jù)兩次狀態(tài)估計(jì)獲取的量測(cè)信息斷面進(jìn)行時(shí)間序列的一致性檢驗(yàn)，針對(duì)前后兩次獲取斷面的量測(cè)變化情況對(duì)支路狀態(tài)進(jìn)行判定。
圖5流程中，是根據(jù)前后兩次數(shù)據(jù)斷面判定支路狀態(tài)，首先遍歷所有支路(包括交流線路支路、變壓器繞組支路)，判定兩個(gè)數(shù)據(jù)斷面間同一支路電流量測(cè)是否有變化，如果有變化，則置量測(cè)變化標(biāo)記為真。然后遍歷所有節(jié)點(diǎn)，判定兩個(gè)數(shù)據(jù)斷面間同一節(jié)點(diǎn)電壓量測(cè)是否有變化，如果有變化，則置量測(cè)變化標(biāo)記為真。此后判定兩個(gè)數(shù)據(jù)斷面間支路狀態(tài)是否有變化，如果有變化，則置拓?fù)渥兓瘶?biāo)記為真，最后綜合量測(cè)變化標(biāo)記以及拓?fù)渥兓瘶?biāo)記對(duì)支路狀態(tài)進(jìn)行校驗(yàn)。
三、多區(qū)域分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算方法。
在集控站內(nèi)，根據(jù)廠站與集控站的關(guān)系對(duì)所屬?gòu)S站劃分區(qū)域，在劃分子系統(tǒng)時(shí)，每個(gè)子系統(tǒng)要包括邊界的聯(lián)絡(luò)線以及聯(lián)絡(luò)線對(duì)端的節(jié)點(diǎn)。這樣，在第一層狀態(tài)估計(jì)時(shí)，聯(lián)絡(luò)線以及其對(duì)端的節(jié)點(diǎn)被計(jì)算了兩次。在第二層狀態(tài)估計(jì)時(shí)，進(jìn)行聯(lián)絡(luò)線功率的估計(jì)和全系統(tǒng)相角的歸并。劃分的區(qū)域數(shù)目為n，這η個(gè)子區(qū)域通過聯(lián)接線路互相連接。區(qū)域i(l:n表示所劃分區(qū)域的個(gè)數(shù))節(jié)點(diǎn)類型定義如下
邊界母線(c)相鄰母線有一個(gè)是內(nèi)部母線并且至少有一個(gè)外部母線。
內(nèi)部母線(r)屬于區(qū)域i的所有相鄰母線。
外部母線(ο)區(qū)域i以外的其他區(qū)域的邊界母線且至少與區(qū)域i的一個(gè)邊界母線相聯(lián)。
定義第i個(gè)區(qū)域的狀態(tài)向量為A= [^f XrJ xf J (1)
式(1)中，區(qū)域i邊界母線的狀態(tài)向量；
< -區(qū)域i內(nèi)部母線的狀態(tài)向量；
X0i -區(qū)域i外部母線的狀態(tài)向量；
區(qū)域i的狀態(tài)向量不僅包括本區(qū)域的母線狀態(tài)向量還包括相鄰區(qū)域外部母線的狀態(tài)向量，在每個(gè)區(qū)域根據(jù)本區(qū)域的量測(cè)信息進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)后能夠同時(shí)估計(jì)出相鄰母線的狀態(tài)變量。
局部區(qū)域狀態(tài)估計(jì)的目標(biāo)函數(shù)如下
Ji = JfRi^ri — min ( 2 )
其中a = Zi-Iii(Xi)，表示量測(cè)的殘差，R表示量測(cè)權(quán)重相量。
在進(jìn)行局部的區(qū)域狀態(tài)估計(jì)后，采用協(xié)調(diào)校正估計(jì)，相應(yīng)的狀態(tài)向量為
Xs = [xbTubT]T (3)
式⑶中，？= [<r if ... <TJ.Ub = [U2 u3...un]T;Ui表示第i個(gè)區(qū)域松弛節(jié)點(diǎn)的相角，其中第一個(gè)區(qū)域的松弛節(jié)點(diǎn)被選作系統(tǒng)的參 考節(jié)點(diǎn)，即U1 = O15協(xié)調(diào)校正估計(jì)的目標(biāo)函數(shù)如下
權(quán)利要求
1.一種基于集控站調(diào)度主站的分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算方法，其特征在于包括以下步驟(1)、多源量測(cè)信息的獲取可以從集控站的能量管理系統(tǒng)中取得實(shí)時(shí)量測(cè)數(shù)據(jù)，在線獲得的量測(cè)信息包括支路的三相電流幅值量測(cè)、支路的有功量測(cè)、支路的無功量測(cè)、開關(guān)流過的三相電流幅值量測(cè)、開關(guān)流過的有功功率量測(cè)、開關(guān)流過的無功功率量測(cè)、PMU量測(cè)、各節(jié)點(diǎn)的三相電壓幅值量測(cè)、開關(guān)遙信狀態(tài)；(2)、量測(cè)信息一致性檢驗(yàn)對(duì)于集控站內(nèi)各廠站的量測(cè)信息，進(jìn)行基于規(guī)則的一致性檢驗(yàn)；(3)、多區(qū)域分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算根據(jù)子區(qū)域間的負(fù)荷與發(fā)電量盡可能平衡以及子區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線盡量少的原則對(duì)集控站劃分子系統(tǒng)，在劃分子系統(tǒng)時(shí)，每個(gè)子系統(tǒng)包括邊界的聯(lián)絡(luò)線以及聯(lián)絡(luò)線對(duì)端的節(jié)點(diǎn)；G)、集控站內(nèi)可疑廠站的辨識(shí)多區(qū)域分布式狀態(tài)估計(jì)通過辨識(shí)得到正則化殘差，如果該殘差大于檢驗(yàn)門檻值，通過確定的可疑量測(cè)計(jì)算母線的可疑量測(cè)關(guān)聯(lián)指數(shù)，根據(jù)該指數(shù)辨識(shí)出可疑母線，并將該母線所在的廠站辨識(shí)為可疑廠站；(5)、基于可疑廠站詳細(xì)模型的二次狀態(tài)估計(jì)計(jì)算對(duì)辨識(shí)出可疑廠站作詳細(xì)建模，將斷路器支路作為零阻抗支路處理。斷路器的有功潮流、無功潮流以及斷路器狀態(tài)作為擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)變量進(jìn)行二次狀態(tài)估計(jì)計(jì)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于集控站調(diào)度主站的分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算方法，其特征在于步驟( 包括以下一致性檢驗(yàn)1)、基爾霍夫一致性檢驗(yàn)利用基爾霍夫定律對(duì)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行量測(cè)一致性檢驗(yàn)，各節(jié)點(diǎn)所聯(lián)支路的端點(diǎn)具備有效量測(cè)時(shí)在該節(jié)點(diǎn)處應(yīng)滿足基爾霍夫定律，根據(jù)設(shè)置門檻剔除顯著錯(cuò)誤量測(cè)信息；2)、支路狀態(tài)與量測(cè)一致性檢驗(yàn)綜合支路的量測(cè)信息對(duì)支路狀態(tài)進(jìn)行校驗(yàn)。對(duì)于支路有效量測(cè)并證明明顯帶電運(yùn)行的設(shè)備，根據(jù)采集遙信對(duì)相應(yīng)的開關(guān)刀間狀態(tài)進(jìn)行判定，給出可疑遙信狀態(tài)；3)、斷路器狀態(tài)與刀閘狀態(tài)一致性檢驗(yàn)根據(jù)不同的接線方式對(duì)集控站內(nèi)的斷路器以及刀間狀態(tài)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，給出可疑遙信狀態(tài)；4)、時(shí)間序列一致性檢驗(yàn)根據(jù)相鄰兩次狀態(tài)估計(jì)獲取的量測(cè)信息斷面進(jìn)行時(shí)間序列的一致性檢驗(yàn)，針對(duì)前后兩次獲取斷面的量測(cè)變化情況對(duì)支路狀態(tài)進(jìn)行判定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于集控站調(diào)度主站的分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算方法，其特征在于所述步驟2、中，支路狀態(tài)與量測(cè)一致性檢驗(yàn)利用支路遙測(cè)信息對(duì)支路狀態(tài)進(jìn)行校驗(yàn)；根據(jù)支路量測(cè)的大小以及設(shè)定的量測(cè)門檻對(duì)支路量測(cè)狀態(tài)進(jìn)行判定；對(duì)于有效量測(cè)并證明明顯帶電的支路根據(jù)采集的遙信信息對(duì)支路的狀態(tài)進(jìn)行判定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于集控站調(diào)度主站的分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算方法，其特征在于所述步驟4)中，時(shí)間序列一致性檢驗(yàn)綜合使用上一個(gè)時(shí)間斷面的量測(cè)信息以及本次時(shí)間斷面的量測(cè)信息對(duì)支路狀態(tài)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于集控站調(diào)度主站的分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算方法，其特征在于所述步驟(3)中，多區(qū)域分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算按照所劃區(qū)域把集控站內(nèi)全系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)做降維處理，提高局部量測(cè)冗余度，把局部不良數(shù)據(jù)和病態(tài)系統(tǒng)條件的影響限制在各區(qū)域內(nèi)，避免由于局部影響而造成整體狀態(tài)估計(jì)算法不收斂。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于集控站調(diào)度主站的分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算方法，其特征在于所述步驟中，集控站內(nèi)可疑廠站的辨識(shí)通過計(jì)算母線的可疑量測(cè)關(guān)聯(lián)指數(shù)確定可疑母線，并將該母線所在的廠站辨識(shí)為可疑廠站。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于集控站調(diào)度主站的分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算方法，其特征在于所述步驟(5)中，基于可疑廠站詳細(xì)模型的二次狀態(tài)估計(jì)計(jì)算擴(kuò)展可疑廠站的狀態(tài)變量類型，將流過斷路器的有功潮流、無功潮流以及斷路器狀態(tài)作為擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)變量進(jìn)入量測(cè)方程中，利用已有的狀態(tài)估計(jì)技術(shù)進(jìn)行二次狀態(tài)估計(jì)計(jì)算，從而確定集控站內(nèi)正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于集控站調(diào)度主站的分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算方法，屬于電力系統(tǒng)計(jì)算領(lǐng)域，其特征在于包括以下步驟(1)多源量測(cè)信息的獲取，(2)量測(cè)信息一致性檢驗(yàn)，(3)多區(qū)域分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算，(4)集控站內(nèi)可疑廠站的辨識(shí)，(5)基于可疑廠站詳細(xì)模型的二次狀態(tài)估計(jì)計(jì)算。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)的集中式狀態(tài)估計(jì)在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)超過一定規(guī)模時(shí)所面臨的高維度、數(shù)值穩(wěn)定性低和收斂性差的問題，提供了一種不僅可以明顯提高狀態(tài)估計(jì)的計(jì)算速度而且能夠顯著提高狀態(tài)估計(jì)計(jì)算精度的基于集控站調(diào)度主站的分布式狀態(tài)估計(jì)計(jì)算方法。
文檔編號(hào)H02J13/00GK102522824SQ20111043986
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者馮樹海, 劉俊, 戴則梅, 於益軍, 王毅, 王禮文, 石飛, 高宗和 申請(qǐng)人:國(guó)電南瑞科技股份有限公司