[發明專利]基于潮流方程靈敏度分析的非PMU測點動態過程估計方法

有效

• 申請號: 201010034083.8
• 申請日: 2010-01-13
• 公開（公告）號: CN101750562A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 李小平;孫建波;李淼;李大虎;段剛;吳京濤;楊東;孫曉彥
• 申請（專利權）人: 湖北省電力公司;北京四方繼保自動化股份有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R19/30;G01R25/00;G01R21/00;G01R23/02
• 代理公司: 北京金闕華進專利事務所(普通合伙) 11224
• 代理人: 吳鴻維

技術領域

本發明屬于電力系統廣域測量技術領域，特別涉及一種對非PMU測點的量測量的 動態過程進行估計的方法。

背景技術

為了保證電網安全、穩定運行，需要對電力系統運行狀態進行準確而全面的實 時監測。傳統的信息采集主要來源于RTU和各種廠站綜合自動化裝置在線提供的大量 靜態和準穩態信息，以及故障錄波和保護裝置事后提供的大量暫態信息。信息的來源導 致數據采集與監控系統(Supervisory?Control?and?Data?Acquisition，SCADA)采樣間隔為 3～5秒，同時SCADA系統只能監測電網的靜態特征，不能實時反映電網的動態行為。 基于全球定位系統(GPS)的相量測量單元(Phasor?Measurement?Unit，PMU)的成功 研制，標志著同步相量測量技術的誕生，同步相量測量單元的采樣間隔為5ms～30ms， 為電力系統動態行為的實時監測提供了可能性。但是由于價格和通訊技術上的要求，目 前不可能在全網安裝PMU，所以目前的基于PMU的廣域測量系統(Wide?Area Measurement?System，WAMS)難以解決電網的可觀測性的全部要求。因此有文獻提出了 時空綜合防御框架的概念，指出應該盡可能地整合信息源提供的數據構建統一的廣域信 息平臺，這些信息數據源應該包括SCADA系統采集的靜態數據，PMU采集的實時動 態數據，故障錄波器提供的動態數據以及對預想事故進行仿真提供的偽量測。如何利用 這些混合量測通過數據挖掘獲得電網的廣域靜態和廣域動態信息是目前研究的熱點。有 文獻提出了基于SCADA/PMU的靜態狀態估計模型，通過部分節點安裝PMU后提高 狀態估計的精度，這些方法僅僅是利用PMU的量測改善傳統狀態估計的精度，不能動 態跟蹤電網的狀態。還有文獻結合SCADA系統和部分PMU量測，提出了一種基于擴 展Kalman濾波的動態狀態估計方法，該方法雖然采用動態遞推狀態估計，但是SCADA 系統刷新較慢，所以這種方法也僅僅是一種“靜態”估計方法。另有文獻提出了一種基 于SCADA/PMU的混合實時狀態估計方法，但是該方法需要結合歷史數據進行狀態量 轉換預測再通過潮流計算預報狀態，由于運行方式和故障形態的組合爆炸，對歷史數據 的前期分析不僅計算量十分龐大，而且也難完全保證預測的精度，并且潮流計算會增加 相應的計算時間，狀態運行周期為秒級。以上這些基于PMU的混合狀態估計模型都沒 有從真正意義上跟蹤電網動態行為。

最近有文獻提出了真正意義上的對非PMU測點的動態過程進行實時估計的方法， 但是該方法完全不依賴網絡參數和電網狀態矩陣或潮流方程的信息，而是采用類似于 “黑箱”辨識的方法，僅基于已有的PMU和SCADA的實測數據，不利用網絡參數和 拓撲信息，對非PMU量測點的動態過程進行黑箱估計。

本發明提出了一種新的基于SCADA/PMU混合量測的實時動態過程估計方法，該 方法區別于基于統計學準則的傳統狀態估計以及黑箱辨識技術，以穩態時刻的SCADA 或靜態狀態估計提供的潮流斷面值為初始狀態，通過研究電網潮流方程各節點間電壓相 量變化的函數關系，利用若干已安裝PMU的節點的電壓相量動態過程量測曲線可以迅 速、直接地計算其他未安裝PMU節點的對應的電壓相量動態過程曲線，這種估計本質 上是一種動態過程計算。由于該方法嚴格按照潮流分布來決定節點間的電壓變化的相互 聯系以及PMU具有較高的測量精度，所以在網絡參數和狀態信息誤差小的情況下，這 種過程估計可以保證很高的精度，并能保證未安裝PMU的節點可以以PMU裝置相應 的采樣頻率進行快速的狀態刷新。

發明內容

為了在PMU布點不足的情況下，實現對各非PMU量測點的動態過程的實時估計和 監視。本發明專利公開了一種根據潮流方程得到的電壓相量的靈敏度矩陣，利用安裝相 量測量單元節點的動態實測數據和電力系統數據采集與監控系統數據或狀態估計數據， 對未安裝PMU節點的動態過程進行實時估計的方法。本發明具體技術方案如下：

該方法利用由潮流雅可比矩陣推出的各節點間電壓變化量間的靈敏度關系，通過 SCADA或狀態估計提供的初始值，和安裝了PMU的節點的電壓相量的動態量測可以 估計出其它未安裝PMU節點的電壓相量的動態變化過程。電網中電流、功率、頻率等 其他電氣量的動態變化過程由各節點電壓動態變化過程和電網的網絡參數求出。具體步 驟說明如下：