[发明专利]一种计及频率变化的含风力发电的电力系统状态估计方法

摘要

本发明公开了一种计及频率变化的含风力发电的电力系统状态估计方法，随着大规模风电接入电网，风电出力的波动性会对电网频率产生显著影响，因此传统的状态估计模型已不再适用。本发明在同步发电机准稳态模型、负荷准稳态模型和异步风机简化RX模型的基础上，将频率偏差作为新的状态量引入到状态估计过程中，并且对发电机和负荷节点构造了新的零注入功率量测，最终建立了考虑频率偏差的状态估计模型。算例仿真结果表明该模型可有效计及系统的频率偏差，状态估计结果精度得到明显提高。

主权项

一种计及频率变化的含风力发电的电力系统状态估计方法，其特征在于：依次包括以下步骤：(1)获得电力系统的网络参数和量测量；(2)利用步骤(1)获得的网络参数和量测量进行状态估计程序初始化，为了考虑电网侧频率偏差对同步发电机的影响，同步发电机采用下面的准稳态模型：PG=PG_set-PRRRΔf]]>QG=QG_set+aQ(-PRRRΔf)+bQ(-PRRRΔf)2]]>式中：PG和QG分别表示同步发电机输出的有功功率值和无功功率值，PG_set和QG_set分别是同步发电机初始的有功功率值和无功功率值，PR是额定有功功率值，RR是对应同步发电机的调速率，aQ和bQ是同步发电机无功出力对应的调节系数，Δf表示频率偏差量，即系统稳态时频率与额定值的偏差；(3)建立计及频率变化的含风力发电的状态估计模型：min J(x)＝[z‑h(x)]TW[z‑h(x)]其中，J是目标函数；T表示矩阵的转置；W为对角权重矩阵；x为状态量，维数n＝2N‑1，N为节点数；z为量测量，维数m，m>n；h为m维非线性量测函数；(4)考虑风机滑差s和系统频率偏差Δf建立新的雅克比矩阵：H=∂P∂θ∂P∂V∂P∂s∂P∂Δf∂Q∂θ∂Q∂V∂Q∂s∂Q∂Δf∂Pk∂θ∂Pk∂V∂Pk∂s∂Pk∂Δf∂Qk∂θ∂Qk∂V∂Qk∂s∂Qk∂Δf]]>其中，P和Q分别表示普通发电机对应的有功和无功；Pk和Qk分别为异步风机的接入节点k对应的有功和无功；其中和的维数与系统中风电场节点的数目相同；(5)由初始各状态量V(0)、θ(0)、s(0)、Δf(0)计算量测量的计算值h(x(k))和雅克比矩阵H(x(k))，其中，θ表示电压相角，V表示电压幅值，s是滑差，Δf是频率偏差量，0表示初始状态量；(6)求解状态修正量Δx(k)，判断是否满足收敛条件，若max{|ΔV(k)|,|Δθ(k)|,|Δs(k)|,|Δf(k)|}＞λ，迭代次数k＝k+1，修正状态量V(k+1)＝V(k)+ΔV(k)，θ(k+1)＝θ(k)+Δθ(k)，s(k+1)＝s(k)+Δs(k)，Δf(k+1)＝Δf(k)+ΔΔf(k)，直到符合条件，输出结果，其中，k是迭代次数。