[发明专利]考虑外网扩展Ward等值的状态估计方法

摘要

本发明的目的是针对现有考虑外网状态估计研究方法的不足，提出了一种考虑外网扩展Ward等值的状态估计方法。具体步骤包括：读入电网的参数和SCADA量测数据；结合外网典型断面网络信息构造扩展Ward等值模型；考虑外网扩展Ward模型，形成新的量测信息；单独对内网进行带等式约束的加权最小二乘状态估计。

主权项

1.一种考虑外网扩展Ward等值的状态估计方法，其特征在于：包括以下步骤：1)读入电网的参数和SCADA量测数据：电网的参数是指外网典型断面、内网拓扑结构及元件参数；所述SCADA量测信息为内外网共同作用下的信息，其测点在内网中，包括：支路功率、注入功率和节点电压幅值；2)结合外网典型断面网络信息构造扩展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；Yii为节点导纳矩阵的对角线元素，Yij为节点导纳矩阵的非对角线元素；yij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代表外部网络中的PQ节点，V代表外部网络中的PV节点，B代表边界节点，E代表外部节点，Yαβ为子矩阵，其中α＝Q、V、B，β＝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*，求解电源扩展支路参数：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元素；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，可得电源扩展支路的导纳值；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)计算边界节点的等值注入功率：基于式(5)，计算出边界节点间的功率；考虑到在线实时计算，等值电源电压等于边界节点电压，电源支路功率为0；而联络线上的功率可以通过量测实时得到，根据节点功率平衡，可计算出边界节点上的等值功率；式中Pij，Qij分别为边界节点i和j之间的有功功率和无功功率；ui为节点i的电压幅值，uj为节点j的电压幅值；θi为节点i的电压相角，θj为节点j的电压相角，且θij＝θi‑θj，表示节点i和节点j的电压相角差；gij为边界点i与边界点j的电导、bij为边界点i与边界点j的电纳；2‑5)在等值模型中，边界点各悬挂等值机，其中等值机功率为0，电压幅值为相连边界点电压幅值；3)考虑外网扩展Ward等值模型，形成新的量测信息：将外网扩展Ward等值模型中2个等值电源电压幅值，作为电压量测量增加到量测信息中，对于两个边界节点注入功率量测，需要将原边界节点注入功率量测值加上2‑4)中等值注入功率，形成新边界节点注入功率量测量；4)单独对内网进行带等式约束的加权最小二乘状态估计：将内网量测量中既不是发电机节点也不是负荷节点的注入功率，作为零注入等式约束方程，表示为：c(x)＝0     (6)式中，c(x)是零注入节点的量测方程，其表示的节点注入有功功率和无功功率值可由公式(5)计算得到；x是n维的状态量，n是状态估计中实际的状态变量个数；c(x)的计算公式为：式中，Pi′为节点i注入的有功功率；Q′i为节点i注入的无功功率；ui为节点i的电压幅值，uj为节点j的电压幅值；θi为节点i的电压相角，θj为节点j的电压相角，且θij＝θi‑θj，表示节点i和节点j的电压相角差；Gij、Bij分别为节点导纳矩阵中对应节点i和j之间元素的实部和虚部；N为电网的节点个数；传统的WLS考虑零功率等值约束问题，其数学模型可以描述为式(8)：式中，z为量测数据，h(x)为量测方程，R权重矩阵，赋为1；运用拉格朗日乘子法将等式约束问题变换为无约束问题，再利用极值条件得到非线性方程组，最后通过迭代求解式(9)得到状态量；式中，time为计算迭代次数；x^(time)为第time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^(time))为迭代值是x^(time)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^(time))表示迭代值为x^(time)时的残差；λ^(time)为第time次迭代时的拉格朗日乘子向量。