[發(fā)明專(zhuān)利]考慮外網(wǎng)擴(kuò)展Ward等值的狀態(tài)估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611243861.8
• 申請(qǐng)日: 2016-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106786536B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李世明;張超;向德軍;王茜;徐展強(qiáng);顏偉;余志文;王彬;林玥廷
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力調(diào)度控制中心;重慶大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/00
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/00;G06Q50/06
• 代理公司: 重慶大學(xué)專(zhuān)利中心 50201
• 代理人: 王翔

1.一種考慮外網(wǎng)擴(kuò)展Ward等值的狀態(tài)估計(jì)方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)讀入電網(wǎng)的參數(shù)和SCADA量測(cè)數(shù)據(jù)：

電網(wǎng)的參數(shù)是指外網(wǎng)典型斷面、內(nèi)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及元件參數(shù)；所述SCADA量測(cè)信息為內(nèi)外網(wǎng)共同作用下的信息，其測(cè)點(diǎn)在內(nèi)網(wǎng)中，包括：支路功率、注入功率和節(jié)點(diǎn)電壓幅值；

2)結(jié)合外網(wǎng)典型斷面網(wǎng)絡(luò)信息構(gòu)造擴(kuò)展Ward等值模型：

2-1)利用外網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和參數(shù)，基于式(1)計(jì)算外網(wǎng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Y：

式中，節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j為外網(wǎng)中任意兩個(gè)不同的節(jié)點(diǎn)；Y_ii為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的對(duì)角線(xiàn)元素，Y_ij為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的非對(duì)角線(xiàn)元素；y_ij為節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的支路導(dǎo)納；符號(hào)j∈i表示節(jié)點(diǎn)j和節(jié)點(diǎn)i直接相連，且當(dāng)節(jié)點(diǎn)i有接地支路時(shí)還應(yīng)包括j＝0時(shí)的情況；

將外網(wǎng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Y按節(jié)點(diǎn)類(lèi)型整理成如下形式：

式中:Q代表外部網(wǎng)絡(luò)中的PQ節(jié)點(diǎn)，V代表外部網(wǎng)絡(luò)中的PV節(jié)點(diǎn)，B代表邊界節(jié)點(diǎn)，E代表外部節(jié)點(diǎn)，Y_αβ為子矩陣，其中α＝Q、V、B，β＝Q、V、B；

2-2)不計(jì)外網(wǎng)并聯(lián)支路，基于(2)運(yùn)用高斯消元法消去原外網(wǎng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣(2)式中的所有PQ節(jié)點(diǎn)，得到化簡(jiǎn)后的導(dǎo)納矩陣Y^*，求解電源擴(kuò)展支路參數(shù)：

式中，“0”代表被消去部分,“-”代表無(wú)需化成0部分，為(2)式經(jīng)過(guò)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為(2)式中原外網(wǎng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中元素；

由化簡(jiǎn)后的外網(wǎng)導(dǎo)納矩陣，求邊界節(jié)點(diǎn)與外網(wǎng)PV節(jié)點(diǎn)之間的支路導(dǎo)納之和，即每一行值相加，取相反數(shù)后，可得電源擴(kuò)展支路的導(dǎo)納值；

2-3)基于矩陣(3)，進(jìn)一步利用高斯消元消去外網(wǎng)PV節(jié)點(diǎn)，得到(4)求等值邊界節(jié)點(diǎn)間導(dǎo)納：

式中，“0”代表被消去部分,“-”代表無(wú)需化成0部分；為邊界節(jié)點(diǎn)間的等效導(dǎo)納；

其中為(3)式中的等效導(dǎo)納；

2-4)計(jì)算邊界節(jié)點(diǎn)的等值注入功率：

基于式(5)，計(jì)算出邊界節(jié)點(diǎn)間的功率；考慮到在線(xiàn)實(shí)時(shí)計(jì)算，等值電源電壓等于邊界節(jié)點(diǎn)電壓，電源支路功率為0；而聯(lián)絡(luò)線(xiàn)上的功率可以通過(guò)量測(cè)實(shí)時(shí)得到，根據(jù)節(jié)點(diǎn)功率平衡，可計(jì)算出邊界節(jié)點(diǎn)上的等值功率；

式中P_ij，Q_ij分別為邊界節(jié)點(diǎn)i和j之間的有功功率和無(wú)功功率；u_i為節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值，u_j為節(jié)點(diǎn)j的電壓幅值；θ_i為節(jié)點(diǎn)i的電壓相角，θ_j為節(jié)點(diǎn)j的電壓相角，且θ_ij＝θ_i-θ_j，表示節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j的電壓相角差；g_ij為邊界點(diǎn)i與邊界點(diǎn)j的電導(dǎo)、b_ij為邊界點(diǎn)i與邊界點(diǎn)j的電納；

2-5)在等值模型中，邊界點(diǎn)各懸掛等值機(jī)，其中等值機(jī)功率為0，電壓幅值為相連邊界點(diǎn)電壓幅值；

3)考慮外網(wǎng)擴(kuò)展Ward等值模型，形成新的量測(cè)信息：

將外網(wǎng)擴(kuò)展Ward等值模型中2個(gè)等值電源電壓幅值，作為電壓量測(cè)量增加到量測(cè)信息中，對(duì)于兩個(gè)邊界節(jié)點(diǎn)注入功率量測(cè)，需要將原邊界節(jié)點(diǎn)注入功率量測(cè)值加上2-4)中等值注入功率，形成新邊界節(jié)點(diǎn)注入功率量測(cè)量；

4)單獨(dú)對(duì)內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行帶等式約束的加權(quán)最小二乘狀態(tài)估計(jì)：

將內(nèi)網(wǎng)量測(cè)量中既不是發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)也不是負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的注入功率，作為零注入等式約束方程，表示為：

c(x)＝0 (6)

式中，c(x)是零注入節(jié)點(diǎn)的量測(cè)方程，其表示的節(jié)點(diǎn)注入有功功率和無(wú)功功率值可由公式(5)計(jì)算得到；x是n維的狀態(tài)量，n是狀態(tài)估計(jì)中實(shí)際的狀態(tài)變量個(gè)數(shù)；c(x)的計(jì)算公式為：

式中，P_i′為節(jié)點(diǎn)i注入的有功功率；Q′_i為節(jié)點(diǎn)i注入的無(wú)功功率；u_i為節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值，u_j為節(jié)點(diǎn)j的電壓幅值；θ_i為節(jié)點(diǎn)i的電壓相角，θ_j為節(jié)點(diǎn)j的電壓相角，且θ_ij＝θ_i-θ_j，表示節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j的電壓相角差；G_ij、B_ij分別為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)i和j之間元素的實(shí)部和虛部；N為電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；

傳統(tǒng)的WLS考慮零功率等值約束問(wèn)題，其數(shù)學(xué)模型可以描述為式(8)：

式中，z為量測(cè)數(shù)據(jù)，h(x)為量測(cè)方程，R權(quán)重矩陣，賦為1；

運(yùn)用拉格朗日乘子法將等式約束問(wèn)題變換為無(wú)約束問(wèn)題，再利用極值條件得到非線(xiàn)性方程組，最后通過(guò)迭代求解式(9)得到狀態(tài)量；

式中，time為計(jì)算迭代次數(shù)；x^(time)為第time次迭代時(shí)的狀態(tài)量；R^-1為權(quán)重對(duì)角陣；為量測(cè)量的雅可比矩陣，H^T為其轉(zhuǎn)置；c(x^(time))為迭代值是x^(time)時(shí)的零注入等式約束，為零注入等式約束的雅可比矩陣，C^T為其轉(zhuǎn)置；z-h(x^(time))表示迭代值為x^(time)時(shí)的殘差；λ^(time)為第time次迭代時(shí)的拉格朗日乘子向量。