[发明专利]适用于广域测量系统的电力系统状态估计器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统运行和控制技术领域的状态估计器，具体是一种适 用于广域测量系统的电力系统状态估计器。

背景技术

发展能量管理系统(Energy Management System，EMS)的主要目的是可以 提高电力系统大规模发电和高压输电系统运行的安全性和经济性。状态估计是 EMS的核心功能，是将可用的冗余信息(直接量测值及其他信息)转变为电力系统 当前状态估计值的实时计算机程序和算法。准确的状态估计结果是进行后续工作 (如安全分析、调度员潮流和最优潮流等)必不可少的基础。

近年来，全球定位系统(Global Position System，GPS)全面建成并投入运 行，由于其时间传递精确而在电力系统中得到了越来越广泛的应用，基于GPS 的相角测量装置(Phasor Measurement Unit，PMU)也逐步应用于电力系统。但是 PMU的量测精度不够高，如果将PMU量测直接作为状态量真值使用，则参与估计 的状态量比较多，状态估计问题的规模比较大，计算速度也比较慢，状态估计结 果不能直接用来对系统进行安评估。

PMU的大量使用和传统数据采集与监视控制系统(Sepervisory Control And Data Acquisition，SCADA)系统的完善为广域同步测量系统(Wide Area Measurement System，WAMS)的发展奠定了良好的基础。广域同步测量系统(WAMS) 由于其测量数据的快速性和同步性，已广泛应用于解决电力系统动态监测与控制 问题，但是建设WAMS将是一个循序渐进的过程，在相当长一段时间内不会出现 PMU全网可观测的局面；而且WAMS作为一种测量系统，一定程度上也不可避免 地存在量测误差乃至坏数据。如果不对WAMS动态数据加以估计和处理而直接应 用，则可能导致错误的判断和控制结果，从而给电力系统带来严重的损失。

经对现有技术文献的检索发现：中国发明专利(专利号02157858)公布了 一种电力输送网状态估计系统，该种方法仅适用于对电力系统中输电网的状态估 计，而无法适用于广域测量系统所包含的发电、输电和配电等整个电力系统的状 态估计；美国发明专利(专利号7499816)提出了一种基于同步相量量测系统的 实时状态估计系统，该种方法仅适用于对电力系统中同步和非同步数据的实时处 理，且数据处理过程复杂，也没有对状态估计数据进行合理有效的分析。因此， 研究一种适用于广域测量系统的状态估计器，实现对全网的海量数据融合、实时 状态估计、估计数据合理分析评估，以保证系统安全稳定运行，具有重要的现实 意义。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种适用于广域测量系统的 电力系统状态估计器。本发明充分融合PMU量测数据和来自WAMS的海量数据， 提取出反映电网特性、满足测量精度的“关键性”数据，同时还能对电网参数进 行辨识和对不良数据处理来提高状态估计精度；本发明引入了暂态稳定控制模 块，能够实现对电力系统机电暂态过程中的各种状态量进行估计，而且提供良好 的应用界面和告警提示，对于有效发挥系统电网动态预警和事故处理起着重要作 用。

本发明是通过以下技术方案实现的：本发明包括，数据融合模块、系统辨识 模块、暂态稳定控制模块和安全评估模块，其中：数据融合模块接收来自于GPS 的时间信号、广域测量系统的PMU和SCADA数据、变电站的Relay继电保护装置 数据以及系统的网络模型，数据融合模块将处理过的数据传给系统辨识模块；系 统辨识模块接收数据融合模块处理和估计后的数据，对该数据进行修正，并将修 正后的数据传给暂态稳定控制模块；暂态稳定控制模块接收系统辨识模块输出的 传统状态估计结果数据，对电力系统机电暂态过程中的各种状态量进行更详细的 估计，并将处理后的数据传给安全评估模块；安全评估模块，接收暂态稳定控制 模块计算后的动态信息，并对该信息进行分析，最终输出重要的信息：带有时间 戳的状态估计值、模型修正信息、错误辨识信息、暂态信息和安全信息。