电力系统状态估.pdfVIP

摘 要 电力系统状态估计是当代电力系统能量管理系统(EMS)的重要组成部分 尤其在 电力市场环境中发挥着更为重要的作用 电力系统状态估计理论虽然在 70 年代初期 就已确立 在近十几年中不断得到完善和改进 但是 电力系统状态估计仍然有许多 值得进一步研究的领域 比如 针对特定的系统 如何选择一种估计准确 收敛好和 计算速度快的估计算法 就是一项很值得研究的课题 本文在电力系统状态估计可观 测性分析和估计算法方面进行了较为深入的研究和探讨 本文首先回顾了已有的三类状态估计可观测性分析方法 拓扑法 数值法和混合 法 其中重点介绍了基于潮流定解条件的混合模式的可观测性分析方法 探讨了它们的 优缺点 进而 针对潮流岛内未知状态量最多只有一个复电压的特性 提出了潮流岛状 态变量的概念 用潮流岛的状态变量代替岛内所有节点的状态变量 再对降阶网络建立 拓扑模式的雅可比矩阵 依据潮流定解条件在降阶雅可比矩阵基础上进行量测岛的合并 该方法能够减少可观测性检验过程中未知变量的个数 添加伪量测也更方便 本文首先探讨了几种经典状态估计算法 分析了它们在不同系统中应用的优缺 点 还分析了状态估计数值病态问题的来源 并且给出了衡量估计算法数值稳定性的 标准 在此基础上提出了一种基于分块雅可比矩阵的加权最小二乘估计算法 该方法 将全部的注入功率量测 虚拟量测和必要的支路量测来构建一组恰好可求解系统全部 状态变量的量测集 将余下的支路功率量测作为量测系统的冗余部分看待 并依此对 量测雅可比矩阵进行分块 分块以后的雅可比矩阵第一部分为对角主元占优的方阵 雅可比矩阵的第二部分不包含易引起数值病态的注入量测 这样既消除了雅可比矩阵 叉乘造成的信息损失 减轻了雅可比矩阵叉乘的计算量 又提高了求解过程的数值稳 定性 特别值得指出的是 该方法能够在很大程度上巧妙地抑制因赋予虚拟量测很大 权值所带来的数值病态问题 关键词 电力系统 状态估计 可观测性分析 最小二乘法 数值稳定性 分块雅可比矩阵 III ABSTRACT The state estimation of the power system is an important component of the energy management system (EMS), especially playing an even more important role in the electric market environment. Though the theory of state estimation in power system had right away established in the early of the 1970s, improving constantly in the nearing more than ten years. But power system state estimate have a lot of fields that worth study further still. For example, to specific system, it is still worth to find a method of computing accurately, steady and fast. This paper researches the subject of the observability analysis algorithm and state estimation algorithm of power system. At first, this paper reviews three kinds existing methods of states estimation observability analysis --topological, number and mix method, emphasing the method of mix model based on the solvabl