[发明专利]一种基于PMU数据的电网动态可观方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种基于PMU数据的电网动态可观方法。

背景技术

随着大区互联电网的形成，电网容量和规模不断扩大，系统动态过程复杂性日益增加。近年来，WAMS系统可在同一时间坐标下获取各节点的实时稳态和动态信息，且具有很高的精度、同步性和准确性，为互联电力系统的动态分析和控制提供了新的手段和视角。

因此，为实现对电网的同步监测、分析电力系统的动态过程、物理过程以及稳定性等；一方面，需要对电力系统电压、电流等电气状态量进行监测，另一方面，要对电力系统机械量和电气量的相互作用进行观测。当前的主要矛盾是：尽管PMU提供了大量的、高精度、高密度的数据，造成大量的数据信息冗余，但现有的高级应用算法还无法正确使用这些数据，有可能得不出正确的结论，不能有效的应用到实时在线系统中。另外，PMU的采样速度很快，要实时应用这些数据，数据传输必须保证可靠。考虑经济因素，目前还不能在所有节点配置PMU，所以，PMU布点是WAMS系统建设的基础工作，其布点的合理与否直接影响到采集到的信息量和对电网的监测程度。

目前电网调度自动化系统（EMS/SCADA系统）理论和工程应用相对成熟，它主要以电网稳态运行的监测为主，不能够满足动态监测过程的要求，而广域测量系统的数据类型、刷新频率、传送速率和信息处理能力使之能够提供电力系统的动态信息，但EMS系统的信息量较多，这也是目前WAMS的弱点，因此，广域量测系统和SCADA系统之间的数据交换可以使两系统优势互补，如何实现PMU数据的动态可观，从而提高整个电网的监测水平，是亟需解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于PMU数据的电网动态可观方法，在实现PMU优化布点的基础上，需要结合EMS/SCADA（能量管理系统/数据采集与监视控制系统）状态估计后的网络拓扑信息，实现PMU数据的全网动态可观，从而为电网高级应用分析功能提供完整、可靠和实时的信息，最后，结合C/S和B/S架构，将动态监测和分析的结果以二维或三维的形式直观地展示给调度员，辅助决策。

本发明提供一种基于PMU数据的电网动态可观方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：根据离线方式数据，获取电网拓扑结构，得到关键节点和关键机组的权重因子，结合最小支配集对PMU进行布点，形成PMU配置文件；

步骤2：读取E格式数据文件，与PMU配置文件进行映射关联，形成数据映射文件；

步骤3：根据形成的数据映射文件，循环监听接收解析PMU数据；

步骤4：根据获取的电网拓扑结构，结合B/S、C/S架构，以二维和三维的形式展示PMU数据和分析结果。

所述步骤1包括以下步骤：

步骤1-1：读入离线方式数据，形成节点邻接矩阵，构造包含n个节点、b条边的图G＝(V，E)，其中V为节点集合，E为支路集合；布尔变量为：

其中，υ_i和υ_j分别为第i个节点和第j个节点，i,j∈n，n为节点个数，adj(υ_i)为与第i个节点υ_i有直接支路联系节点集合，于是得到最小支配集有：

步骤1-2：分别计算修正后系统的Q-V雅可比矩阵J_RQV和P-θ雅可比矩阵J_RPθ的特征值，然后根据模态分析方法计算各节点的权重系数；

步骤1-3：根据得到的最小支配集，选取节点的集合形成PMU布点策略，其中节点包括权重系数最大的前m个发电机节点、权重系统最大的前l个母线节点、负荷节点和枢纽节点；

步骤1-4：判断形成的PMU布点策略是否满足可观性，如满足，则保存配置文件。

所述步骤1-2包括以下步骤：

步骤1-2-1：获取发电机节点，分别计算Q-V雅可比矩阵J_RQV和P-θ雅可比矩阵J_RPθ的特征值λ_Qi和λ_Pi,得到模态方阵，并对各自的左、右特征向量进行单位化处理；

步骤1-2-2：对母线节点，计算第k个节点υ_k在模态t下的权重系数W_kt，有