[发明专利]引入PMU支路电流相量的电力系统静态状态估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统中的状态估计方法，具体涉及的是引入PMU支路电流相量的电力系统静态状态估计方法。

背景技术

随着电网规模的不断扩大，电力系统中的网络结构日趋复杂，电力系统调度中心的自动化水平也需要逐步向高级发展，能量管理系统(Energy Management System,EMS)得到了广泛应用。其中状态估计是能量管理系统的核心功能模块，基于电网的结构、参数以及实时量测，为其他高级应用软件提供一个可靠而完整的电力系统实时数据库，是电力系统运行、控制和安全评估等工作的基础。

在基于全球定位系统(Global Positioning System,GPS)的相量量测装置(Phasor Measurement Unit,PMU)量测技术应用于电力系统之前，状态估计的测量数据一直来自于数据采集与监视控制系统(Supervisory Control And Data Acquisition,SCADA)系统。而PMU量测可以直接测量节点电压和相角，一旦电网所有节点均配置有PMU，状态估计的问题将大大简化，基于SCADA的状态估计将失去意义。

当前利用PMU量测的状态估计模型一般或者只利用PMU量测进行线性估计，或者在SCADA量测的基础上增加PMU电压幅值和相角量测进行非线性估计，前者在当前PMU不可观测配置的情况下难以进行，后者没有利用PMU支路电流相量量测。支路电流幅值量测在输电网状态估计中应用较少，原因是：①电流幅值量测不易进行有功和无功解耦；②电流幅值量测不能提供方向信息，会产生多解性问题；③线路电纳较小时，利用电流幅值量测形成雅克比矩阵可能会由于相应的雅克比举证元素较小而产生数值问题。总之，在输电网状态估计中直接利用电流幅值量测存在不便，而支路电流的相角量测还无法直接利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种计及PMU支路电流相量的状态估计方法。利用PMU电压相量和电流相量量测计算出相关支路的等值功率量测值，然后在状态估计中加以利用，有利于提高状态估计的精度，从而保证电网能够更加稳定的运行。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种计及PMU支路电流的状态估计方法如下：

一、读取EMS系统中的电网数据，包括：输电线支路号、节点编号、变压器变比、开关位置、网络参数；

二、读取系统中的实时量测值，包括：节点有功量测、节点无功量测，支路有功量测、支路无功量测，列写系统量测方程如下：

z＝h(x)+v；

目标函数方程：J(x)＝[z-h(x)]^TR^-1[z-h(x)]；

三、初始化，包括：对状态量设置初值，节点PMU进行配置，获得节点导纳矩阵，设置迭代门限；

四、输入试量测量z，包括SCADA系统中节点有功量测、节点无功量测，支路有功量测、支路无功量测；PMU装置测得的节点电压幅值和相角，节点支路电流幅值和相角；

五、将电流相量变换为支路潮流，利用PMU电压相量和电流相量量测计算出相关的等值功率量测值，然后再状态估计中加以利用：

其中，P_ij和Q_ij分别为节点i与节点j之间的支路ij的有功功率和无功功率，I_i为节点i的电流，和分别为节点i的电压相角和电流相角；P_ij和Q_ij的权值按照如下误差传递公式计算；

其中，为等值有功量测和等值无功量测的误差方差，分别为电压幅值、电流幅值、电压相角、电流相角量测误差的标准差；和

将电流相量变换为PMU相关节点电压相量，利用PMU节点电压相量和支路电流相量，推算出相关节点的电压相量，为：

其中,为节点j的相电压，为支路ij的电流向量，Y_i0为节点i的对地电容，Y_ij为节点导纳矩阵的元素；的权值按照如下误差传递公式计算；

其中，为等值电压向量量测的误差方差，和分别为电压幅值U_i、电压相角θ、支路电流I_ij和支路电流相角对应的标准差；的权值表示为

转化的支路功率和电压相量代入到量测方程中，进行迭代；