[发明专利]计及多平衡机影响的电力系统状态估计方法

摘要

本发明公布了一种计及多平衡机影响的电力系统状态估计方法。首先，根据系统的需要，设置一组多平衡机用以共同承担系统的不平衡功率。然后，根据多平衡机的设置推导出量测矢量的计算公式，由此求出量测矢量关于状态量的雅克比矩阵，接着采用最小二乘估计准则对系统的状态进行估计。本发明由于计及了多平衡机的影响，通过设置一组平衡发电机组来共同承担系统的不平衡功率，使得状态估计的结果更符合实际情况，而且本发明只需对现有状态估计软件就量测函数和雅克比矩阵部分稍作修正，即可实现计及多平衡机影响的状态估计，物理意义明确，便于在已有的状态估计软件上实现，并满足工程对估计精度的要求。

主权项

1.一种计及多平衡机影响的电力系统状态估计方法，其特征在于包括以下步骤：(1)获取电力系统的网络参数，包括：输电线路的支路号、首端节点和末端节点编号、串联电阻、串联电抗、并联电导、并联电纳、变压器变比和阻抗；(2)初始化，包括：对状态量设置初值、节点次序优化、形成节点导纳矩阵、设置门槛值，分配内存；(3)输入遥测数据z，包括电压幅值、发电机有功功率、发电机无功功率、负荷有功功率、负荷无功功率、线路首端有功功率、线路首端无功功率、线路末端有功功率以及线路末端无功功率；(4)电力系统有n个节点，其中节点n，…，n-m所在的发电机组成平衡机组，承担电力系统的不平衡功率；(5)恢复迭代计数器的迭代次数k＝1；(6)由现有的状态量x^(k)，按照下式计算各量测量的计算值h(x^(k))；节点i电压幅值为V_i＝v_i：节点i注入功率：Pi=viΣj=1n-m-1vj(Gijcosθij+Bijsinθij)+viΣj=n-mnvj(Gijcosθij+Bijsinθij)Qi=viΣj=1n-m-1vj(Gijsinθij-Bijcosθij)+viΣj=n-mnvj(Gijsinθij-Bijcosθij),]]>线路i-j上始端功率：Pij=vi2g-vivjgcosθij-vivjbsinθijQij=-vi2(b+yc)-vivjgsinθij+vivjbcosθij,]]>线路i-j上末端功率：Pji=vj2g-vivjgcosθij+vivjbsinθijQji=-vj2(b+yc)+vivjgsinθij+vivjbcosθij,]]>变压器线路i-j上始端功率：Pij=-1KvivjbTsinθijQij=-1K2vi2bT+1KvivjbTcosθij,]]>变压器线路i-j上末端功率：Pji=1KvivjbTsinθijQji=-vj2bT+1KvivjbTcosθij,]]>式中v_i、v_j分别为节点i、节点j的电压幅值；θ_ij为节点i和节点j的电压相角差；G_ij、B_ij为导纳矩阵的实部和虚部；g、b、y_c分别为线路的电导、电纳、接地电纳；K为变压器的非标准变比；b_T为变压器标准测的电纳；P、Q分别表示发电机的有功功率和无功功率；i、j＝1，2，…，n-m-1，i、j、m、n都为大于零的自然数，m＜n；(7)对步骤(6)各式分别关于状态量进行求导，得到量测量的雅克比矩阵H(x^(k))：节点注入功率：∂Pi∂vi=Σj=n-mnvj(Gijcosθij+Bijsinθij)+Σj=1j≠in-m-1vj(Gijcosθij+Bijsinθij)+2Giivi∂Pi∂θi=viΣj=n-mnvj(-Gijsinθij+Bijcosθij)+viΣj=1j≠in-m-1vj(-Gijsinθij+Bijcosθij)]]>(i＝1，2，…，n-m-1)∂Pi∂vj=vi(Gijcosθij+Bijsinθij)∂Pi∂θj=vivj(Gijsinθij-Bijcosθij)]]>(j＝1，2，…，n-m-1)∂Qi∂vi=Σj=n-mnvj(Gijsinθij-Bijcosθij)+Σj=1j≠in-m-1vj(Gijsinθij-Bijcosθij)-2Biivi∂Qi∂θi=viΣj=n-mnvj(Gijcosθij+Bijsinθij)+viΣj=1j≠in-m-1vj(Gijcosθij+Bijsinθij)]]>(i＝1，2，…，n-m-1)∂Qi∂vj=vi(Gijsinθij-Bijcosθij)∂Qi∂θj=-vivj(Gijcosθij+Bijsinθij)]]>(j＝1，2，…，n-m-1)线路i-j上的始端功率∂Pij∂vi=2vig-vjgcosθij-vjbsinθij∂Pij∂θi=vivjgsinθij-vivjbcosθij]]>(i＝1，2，…，n-m-1)∂Pij∂vj=-vigcosθij-vibsinθij∂Pij∂θj=-vivjgsinθij+vivjbcosθij]]>(j＝1，2，…，n-m-1)∂Qij∂vi=-2vi(b+yc)-vjgsinθij+vjbcosθij∂Qij∂θi=-vivjgcosθij-vivjbsinθij]]>(i＝1，2，…，n-m-1)∂Qij∂vj=-vigsinθij+vibcosθij∂Qij∂θj=vivjgcosθij+vivjbsinθij]]>(j＝1，2，…，n-m-1)(8)求取状态修正量，选取，并修正状态量得到Δx^(k)=[HT(x^(k))R-1H(x^(k))]-1×HT(x^(k))R-1[z-h(x^(k))]]]>x^(k+1)=x^(k)+Δx^(k)]]>其中，x为电力系统的2n-1维状态变量；是状态量的估计值；z为量测值矢量即遥测数据；h(x)是x的非线性函数；H(x)为量测函数的雅克比矩阵；R^-1为量测矢量的加权阵；T为转秩符号；(k)表示迭代序号；(9)当小于设定的收敛标准，结束状态估计，否则返回步骤(6)进行第k+1次估计。