[發明專利]一種海上油田群電網的狀態估計方法

有效

• 申請號: 201310032735.8
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103107536A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 王建豐;謝小榮;魏澈;孫英云;劉國鋒;李強;李浩田
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海油研究總院;清華大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

技術領域

本發明涉及一種電網狀態估計方法，特別是關于一種用于海上油氣生產和電網系統領域中的海上油田群電網的狀態估計方法。

背景技術

海上油田群電網是一個分散在海洋上，由分布式發電、平臺變電站/負荷、海纜等構成的獨立微網系統，是海洋油氣開采的重要基礎設施，其安全高效運行對于提升海上油氣生產可靠性和效率具有重要的作用。而能量管理系統（EMS）是保障海上油田群電網的關鍵技術之一，具有非常重要的作用。目前為止沒有關于海上油田群電網的狀態估計，而海上油田群電網的狀態估計是海上油田群電網EMS的核心功能之一，其功能是根據油田群電網的各種量測信息，估計出電網當前的運行狀態。

現有傳統陸上電網狀態估計并不能很好地適應海上油田群電網狀態估計的需要，其原因在于：海上油田電網與陸地電網差別較大，主要有以下特點：海上油田電網中電網中量測數量少，量測精度不高；油田電網為規模小且獨立運行的環網，運行情況比較復雜；油田電網的發電機組均為燃氣輪機，受油田生產和規模擴張的影響，系統運行方式多變；油田電網不同產油平臺之間通過一條海底電纜相連，容易出現分裂運行的情況。由于油田電網具有以上特點，因此給狀態估計帶來了巨大的挑戰：1、油田電網中量測數量少，精度低，可能會導致系統不可觀測，或者狀態估計程序無法收斂。2、油田電網規模小，受到擾動后系統狀態變化快，從而要求狀態估計程序要有較快的運行速度，實時反映系統的運行狀態。3、油田電網發電機組均為燃氣輪機，由于燃氣輪機慣性小，開機或關機對系統狀態的影響非常大，因此不適合使用量測量突變檢測來查找量測中的錯誤信息。4、油田電網不同產油平臺之間通過一條海底電纜相連，容易出現分裂運行的情況，導致傳統的狀態估計程序無法正常估計系統的運行狀態。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種海上油田群電網的狀態估計方法，該方法能有效反應出電網運行狀態，估算速度較快。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種海上油田群電網的狀態估計方法，其包括以下步驟：1）從能量管理系統中獲得海上油田群電網系統的網絡參數，并把這些網絡參數輸入到海上油田群電網的公共信息模型中；其中，能量管理系統為EMS；2）從EMS中的SCADA讀取量測數據，量測數據包括遙測量測和遙信量測；其中遙測量測主要包括電壓幅值量測、發電機有功功率量測、發電機無功功率量測、負荷有功功率量測、負荷無功功率量測、線路首端有功功率量測、線路首端無功功率量測、線路末端有功功率量測、線路末端無功功率量測和線路電流幅值量測；遙信量測主要包括開關、刀閘開合狀態的量測以及變壓器分接頭位置量測；其中，每一個測點至少要包括三個內容：測點類型、測點號和量測值；3）將所述步驟2）中獲得的量測數據權重賦值為1；4）引入節點注入電流作為狀態變量，并引入繼保量測作為量測量，使約束條件線性化：I＝YU，將狀態變量初始化；5）把每一個油田平臺電網作為一個區，根據量測殘差加權一范數最小值z^*求解狀態變量，對每個區分別使用內點法計算出量測殘差加權一范數最小值z^*＝h(x^*)，其中x^*是待求解的狀態變量；6）若步驟5）中最大量測殘差小于門檻1，則保存并輸出狀態估計結果；若最大量測殘差大于門檻1，則將殘差最大的數據標記為壞數據，并將壞數據權重賦值為0，判斷壞數據的比例，若壞數據比例小于門檻2，重新初始化狀態變量并再次進行分區狀態估計，若壞數據比例大于門檻2，報警并重新采樣；其中門檻1取量測殘差為3%；門檻2設定為10%。

所述步驟5）中，所述量測殘差包括每個油田平臺內非連接點及支路的量測殘差和連接節點的量測殘差，以及每條海纜連接點的量測殘差。

所述步驟5）中，所述狀態變量求解方法如下：（1）根據目標函數h(x^*)求解出一組狀態變量，設定目標函數h(x^*)為：