[發明專利]一種電壓暫降狀態估計方法

有效

• 申請號: 201910374132.3
• 申請日: 2019-05-07
• 公開（公告）號: CN110120666B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 呂干云;魏鵬;俞明;張亮;陳光宇;金園媛
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G01R19/165;G01R31/08
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;范青青

本發明公開了電力工程技術領域的一種電壓暫降狀態估計方法。旨在解決現有技術中配電網電壓暫降的全面估計需大量監測裝置支撐及估計結果存在較大誤差的技術問題。所述方法包括如下步驟：根據系統拓撲結構及支路參數形成系統的節點導納矩陣；通過修改電源節點自導納獲得導納量測矩陣，并建立導納量測方程；系統正常運行時，將已監測節點獲取的監測值代入導納量測方程，運用最小二乘法求解得到未監測節點電壓；系統發生電壓暫降時，根據暫降源位置確定優化變量，以系統已監測節點估計電壓誤差平方和最小為優化目標，建立優化模型，運用自適應粒子群算法估計未監測節點電壓。

技術領域

本發明涉及一種電壓暫降狀態估計方法，屬于電力工程技術領域。

背景技術

電能質量(Power Quality)是21世紀現代電網的關鍵特征，電壓暫降(VoltageSag)是目前電力系統中最重要的電能質量問題之一。電壓暫降是指電網在系統頻率時電壓有效值(RMS)瞬時減小到額定值的10％～90％范圍內，其持續時間一般為半個工頻周期到數秒鐘。據統計，約80％的電能質量問題是由電壓暫降引起的，它會導致邏輯控制器誤動、調速裝置失靈、不可預計的欠電壓跳閘及計算機重要數據丟失等。最近十幾年來，電壓暫降造成了巨大的經濟損失，資料表明，美國每年因電壓暫降事故造成經濟損失達200多億美元，歐美發達國家一次電壓暫降事故造成經濟損失都在百萬美元以上，而電壓暫降給單個電力用戶造成給損失也十分巨大，上海華虹NEC一次電壓低于87％持續0.12s的電壓暫降造成直接損失就超100萬美元。電壓暫降已成為目前國內外電工領域迫切需要解決的重要課題。

為了解決和減緩電能質量問題，對全網的電能質量進行實時監測、分析和評價是改善電能質量系統工程中的一個重要環節，由于監測裝置和通信設備比較昂貴，在系統中每個需要監測的監測點安裝監測裝置耗費成本過高。因此，在電能質量監測問題的研究中引入了狀態估計技術。

狀態估計是在給定網絡接線、支路參數和量測系統的條件下，根據量測值求最優狀態估計值。目前，應用較多的方法是加權最小二乘估計和卡爾曼濾波估計。電壓暫降狀態估計就是利用有限的電壓測量值得到網絡上各節點的電壓值，從另一個方面考慮，電壓暫降狀態估計也可被視為曲線擬合問題。在電壓暫降的量測中，需要提供能記錄電壓暫降現象和持續時間的設備，并且要滿足一定的精度要求。國內外有許多學者和組織從事電壓質量方面的研究，發表了大量電壓暫降研究方面的論文。有學者針對輻射型配電網提出結合故障相位搜索故障路徑的方法，估計該故障路徑上未知的節點暫降幅值。該方法需要對每個輻射饋線安裝電能質量監測儀，不適合對配電網開展全面的估計，單一輻射狀故障線路的電壓暫降狀態估計也不滿足實際工程的需求。有學者提出基于卡爾曼濾波算法的動態電壓暫降狀態估計法，可以實現考慮故障電阻的輻射網和環網的狀態估計，但是該方法的狀態變量是各線路的電感電流和電容電壓，需要有很多監測量和監測裝置的支撐。有學者提出基于監測點優化配置的電壓暫降狀態估計，可以較準確地實現電壓暫降狀態估計，但由于該方法在求取阻抗矩陣時沒有考慮到暫降源對節點自阻抗及節點間互阻抗的影響，使得估計結果具有一定的誤差，且該法僅適用于接地故障時電壓暫將狀態估計，對于變壓器投切、負荷變動等引起的電壓，并不能實現電壓暫將狀態估計。另外，在已知電壓暫降監測的統計結果上，有學者研究了其他非監測點的電壓暫降的頻次及其特征分布。其主要思路是首先分析電網內各線路不同點的故障相對監測節點和被評估節點的電壓幅值的關系，根據電壓幅值給出線路分段及分段內出現的故障次數，基此評估被評估節點的電壓暫降次數。實際上，監測的電壓暫降及其頻次是來自實際電力系統的監測結果，而其分析線路故障與監測點與被評估節點的電壓幅值關系是理想的金屬性短路。眾所周知，系統故障時節點電壓分布范圍是很廣泛的，尤其是配電網，因此必然造成估計誤差。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的上述缺陷或缺陷之一，提供了一種電壓暫降狀態估計方法，包括如下步驟：

根據系統拓撲結構和電源支路參數形成系統的節點導納矩陣；

根據節點導納矩陣獲取導納量測矩陣，建立導納量測方程；