[發明專利]廣域量測系統追蹤狀態估計方法

有效

• 申請號: 200810039393.1
• 申請日: 2008-06-23
• 公開（公告）號: CN101615789A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 李昌;章良棟;楊曉玲
• 申請（專利權）人: 上海申瑞電力科技股份有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06N1/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 林 煒

技術領域

本發明涉及電力系統運行與分析技術，特別是涉及一種用于電力系統分析的基于 廣域量測系統(Wide?Area?Measurement?System，WAMS)進行狀態估計的實現技術。

背景技術

電力系統狀態估計(State?Estimation，SE)是能量管理系統(Energy Manangement?System，EMS)管理軟件的重要組成部分，其功能是在可獲得的實時量 測信息的基礎上，自動排除隨機干擾所引起的錯誤信息，計算出電力系統的狀態變 量，即所有母線的電壓幅值和相角。一方面，狀態估計使調度中心能夠及時掌握和 監視到電網的實時運行狀態，并且是EMS其它網絡分析軟件的實時數據源；另一方 面，調度中心需要根據狀態估計所提供的信息，制定運行控制對策，保證電網運行 在一個安全而經濟的狀態。因此，狀態估計的用途，總體上可概括為兩大方面：一 是網絡狀態監視，二是電網運行控制。電力系統狀態估計的精度和實時性將影響到 電力系統監測、決策和控制的準確性以及實時性。

狀態估計只能夠計算某一時間斷面狀態，而由于電網狀態是在不斷發生變化的， 因此狀態估計勢必要提供系統在運行過程中的一系列斷面狀態。在狀態估計算法精 度一定時，狀態估計的觸發間隔對狀態估計的效用是存在較大影響的。理想情況下， 狀態估計應該以數據采集與監視控制(Supervisory?Control?And?Data?Acquisition， SCADA)掃描周期(現階段為2~10s)進行，然而由于算法和條件限制，狀態估計一 般是大于10s進行一次計算，也有系統1分鐘內進行一次狀態估計計算。

現有的時間周期觸發方式的狀態估計，在狀態監視和運行控制兩方面用途之中， 都存在一定的局限性。首先，由于狀態估計觸發和SCADA掃描在周期上存在差距大、 不協調的矛盾，調度中心難以通過狀態估計掌握到系統運行過程中細致的運行狀態 變化情況。其次，調度中心只能通過狀態估計提供的單一時間斷面狀態來制定控制 策略，然而單一時間斷面狀態無法全面地反映系統在一個過程中的運行情況，因而 控制策略的制定難以做到安全性與經濟性兼顧。

電力系統負荷是動態變化的，這使得狀態向量不斷發生變化，因此每當負荷或 者電網結線方式發生變化時，就需要進行一次狀態估計計算。這種系統變化的特點 適合使用一種考慮時間變化的遞推算法來動態地估計系統狀態。動態狀態估計是針 對靜態狀態估計而言的，靜態狀態估計不考慮系統狀態隨時間的變化特點，對于某 一時間斷面的量測，在計算其對應的系統狀態-節點電壓幅值和相角。動態狀態估 計是以擴展卡爾曼濾波為基礎發展而來的，它考慮了系統狀態隨時間緩慢變化的特 點，不但對系統當前狀態進行估計，而且能夠利用以前的估計狀態和系統的動態模 型去預報下一時刻的系統狀態。

動態狀態估計是為了安全分析服務的，安全分析使用的是對于系統運行狀態來 說具有代表性的時間斷面作為考慮的基本情況。從這一目的出發，系統的動態模型 是由時間序列斷面上的一系列靜態模型來描述的。動態狀態估計跟蹤的是負荷變化 的“趨勢”，而不是負荷的隨機變化。動態狀態估計采用的模型實際上為準穩態模型。

為考慮系統狀態隨時間變化的特性，還出現了追蹤狀態估計的概念。在追蹤狀 態估計中，以前一時刻的狀態估計值作為下一時刻狀態估計的初始值，是一種沒有 明顯考慮任何系統動態模型卻能夠跟蹤系統狀態變化的高效算法。

SCADA量測系統在電力系統中占據主導地位，基本所有的分析與應用都是建立在 SCADA量測基礎上的。隨著自動化水平的提高，相當部分的變電站及電廠已安裝了 相量測量單元(Phasor?Measurement?Unit，PMU)，逐漸形成了由PMU構成的廣域量 測系統(Wide?Area?Measurement?System，WAMS)。目前，WAMS尚不能覆蓋全網，完 全根據WAMS還不能對整個電網進行可觀測性估計，因此出現了研究WAMS與SCADA 混合進行狀態估計的課題。

WAMS量測具有實時、準確的特點，根據現場運行情況看，WAMS量測可以提供20ms 間隔的數據，因此充分利用WAMS量測實時性的特點，基本可以做到實時的狀態估計， 但是對20ms間隔的數據，如果都用來建立雅可比矩陣，進行狀態估計，受硬件性能 的制約，將造成機器資源的極大耗費。因此對WAMS量測數據進行分析處理，有選擇 性的進行狀態估計就成為一個較前沿的課題。