[发明专利]外网扩展电压源支路Ward等值模型的建立方法及在状态估计中的应用

权利要求书

1.一种外网扩展电压源支路Ward等值模型的建立方法，其特征在于，包括以下步骤:

1)读入电网的模型参数和SCADA数据：

所述电网的模型参数是指外网、内网拓扑结构及元件参数；

所述SCADA数据包括：支路功率、注入功率和节点电压幅值；

2)构造外网扩展电压源支路Ward等值模型：

2-1)利用外网拓扑结构和参数，基于式(1)计算外网节点导纳矩阵Y：

式中:节点i和节点j为外网中任意两个不同的节点；y_ij为节点i和节点j之间的支路导纳；符号j∈i表示节点j和节点i直接相连，且当节点i有接地支路时还应包括j＝0时的情况；

将外网节点导纳矩阵Y按节点类型整理成如下形式：

式中:Q代表外网中的PQ节点，V代表外网中的PV节点，B代表边界节点，E代表外部节点，Y_αβ为子矩阵，其中β＝Q,V,Bα＝Q,V,B；

2-2)不计外网并联支路，基于(2)运用高斯消元法消去原外网节点导纳矩阵(2)式中的所有PQ节点，得到化简后的导纳矩阵Y^*，求解扩展电压源支路参数：

式中，“0”代表被消去部分,“-”代表无需化成0部分，为(2)式经过2-2)操作后需要保留部分；

其中Y_QQ、Y_QV、Y_QB、Y_VQ、Y_VV、Y_VB、Y_BQ、Y_BV、Y_BB为(2)式中原外网节点导纳矩阵中子矩阵；

由化简后的外网导纳矩阵，求边界节点与外网PV节点之间的支路导纳之和，即每一行值相加，取相反数后，其电纳部分为扩展电压源支路Ward等值模型中扩展电压源支路参数；

2-3)基于矩阵(3)，进一步利用高斯消元消去外网PV节点，得到(4)求等值边界节点间导纳：

式中，“0”代表被消去部分,“-”代表无需化成0部分；为边界节点间的等效导纳；

其中为(3)式中的等效导纳；

2-4)基于式(5)计算边界节点注入功率：

式中P_i^EQ，分别为边界节点i等值注入有功功率和无功功率；为典型运行方式下的内部节点i的电压幅值与相角；g_ij、b_ij分别为与边界节点i相连的联络线或等值支路电导、电纳；

为边界节点i和相邻节点j之间电压相角差；g_i0、b_i0分别为支路i侧的对地支路电导、电纳；jωi表示节点j与i相邻接；

2-5)基于式(6)计算等值发电机有功功率和电压幅值：

上式中，i为边界节点编号；P_i^EQ、为边界节点i的等值注入功率；U_i为边界节点i的量测电压幅值；B_i为扩展电压源支路Ward等值模型中与边界i节点相连扩展电压源支路的电纳；P_si为扩展电压源支路Ward等值模型中PV节点有功出力、U_si为扩展电压源支路Ward等值模型中PV节点电压幅值。

2.一种基于权利要求1所述方法的状态估计方法，其特征在于，包括以下步骤:

a)根据权利要求1方法所建立的模型，求出外网边界节点间导纳、扩展电压源支路电纳、扩展电压源支路PV节点上的电压和有功功率；

b)基于a)中所计算的参数，构造成外网扩展电压源支路Ward等值模型，再将等值模型的两端口连接于边界节点上，考虑式(7)等式约束的最小二乘法进行状态估计；

式中，J(x)为加权残差平方和函数，h(x)为量测方程，包括电压、节点注入功率、支路功率；c(x)是零注入潮流方程(既不是发电机节点也不是负荷节点)；z为量测数据；R权重矩阵，赋为1；

式(7)模型运用拉格朗日乘子法转换为无约束问题，线性化量测方程和零注入方程后，根据拉格朗日增广函数的极值条件可以得到修正方程式(8)，迭代求解得到最终状态量；

式中，k为计算迭代次数；x^(k)为第k次迭代时的状态量；R^-1为权重对角阵；为量测量的雅可比矩阵，H^T为其转置；c(x^(k))为迭代值是x^(k)时的零注入等式约束，为零注入等式约束的雅可比矩阵，C^T为其转置；z-h(x^(k))表示迭代值为x^(k)时的残差；λ^(k)为第k次迭代时的拉格朗日乘子向量。