电力系统过程状态估计研究

摘要

状态估计所提供信息的准确性和及时性，对于电力系统的安全、经济运行具有十分重要的意义。现有的时间周期触发方式的状态估计，在网络状态监测和电网运行控制两方面用途之中，都存在一定的局限性。首先，由于状态估计触发和SCADA扫描在周期上差距很大，调度中心难以细致地掌握到系统运行过程中运行状态变化情况。其次，调度中心只能通过状态估计提供的单一时间断面状态来制定控制策略，然而单一时间断面状态无法全面地反映系统在一个过程中的运行情况，因而控制策略的制定难以做到安全性与经济性兼顾。
　　随着系统状态的不断变化，状态估计也需要不断地进行计算，从时间过程角度研究它，符合物理现象的本质。本文以改善状态估计在网络状态监测和电网运行控制两方面效用为目的，提出了面向过程的状态估计方法。
　　借助过程函数的概念，对基于过程的状态估计模型进行了描述。提出了由量测量的变化情况来引导状态估计触发，即每当状态估计器收到的一定比例的发生了较为明显变化的遥测量，或者出现遥信变位，就触发状态估计计算。变化量测触发方式（changed measurement triggering mode, CMTM）是一种智能的触发方式，能够根据网络状态变化的快慢，动态地选取状态估计的触发时刻。
　　polling方式的追踪状态估计是应答式远动支持下的一种非完全处理状态估计，采用能够灵活处理量测量的方法，仅处理被更新量测，追踪求解状态量，属于以少许估计精度损失换取计算速度提升的方法。提出了两种polling方式的追踪状态估计算法——最小二乘递推法逐次追踪状态估计和灵敏度分析法逐次追踪状态估计。最小二乘递推法逐次追踪状态估计，即基于最小二乘递推估计，在每一计算时刻仅处理被更新量测，完成对状态向量的估计。灵敏度分析法逐次追踪状态估计则是在每一计算时刻，利用状态量估值、量测量以及功率估计值之间的灵敏度关系处理被更新量测。
　　根据状态量与量测量之间的灵敏度关系，提出了状态影响系数的概念，以表示量测量对系统状态量估值影响能力的大小。在网络拓扑和线路参数一定的条件下，影响状态影响系数的因素包括系统负荷水平、量测冗余度、量测类型等。基于状态影响系数，提出了触发阈值的个体选取方法。
　　提出了过程特征断面状态估计，即借助传统状态估计算法估计出能够表征系统在一个时段上典型运行特征的一组时间断面状态量，可作为全局控制的有效依据。过程特征断面至少包括极端过程特征断面和期望过程特征断面。
　　设计了过程状态估计模式。过程状态估计的动态周期是由变化量测触发方式状态估计环节提供，同时也作为polling方式追踪估计环节的追踪时段以及过程特征断面估计环节的运行控制分析时段。通过对触发阈值等参数的调整，使动态周期为一个分钟级的时间，以动态周期为纽带，便将三个环节有机的联系起来。
　　仿真算例表明了本文方法的可行性和优越性。首先，变化量测触发方式的状态估计能够根据网络状态变化的快慢，动态地选取过程状态估计的动态周期，并能够为polling方式的追踪状态估计提供高精度的追踪初值。其次，polling方式的追踪状态估计，处理量测量具有极快的速度，并且在精度上能够保证与WLS算法非常高的一致性，能够紧密追踪量测量的更新。最后，过程特征断面状态估计，能够为调度中心提供全面而关键的电网运行状态信息。三个环节各司其职，使得过程状态估计一方面能够实现高密度高精度的电网状态监测，另一方面能够作为评价系统稳态运行工况和运行控制决策的有力依据。

目录

电力系统过程状态估计研究

RESEARCH ON TIME PROCESS ORIENTED POWER SYSTEM STATE ESTIMATION

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题的目的和意义

1.2 静态状态估计算法研究

1.3 动态状态估计算法研究

1.4 不良数据检测与辨识

1.5 拓扑错误辨识

1.6 状态估计的其它问题

1.7 面向过程的电力系统分析和计算方法

1.8 本文的主要研究内容

第2章 变化量测触发方式的状态估计

2.1 引言

2.2 基于过程的状态估计模型描述

2.3 变化量测触发方式

2.4 触发阈值与变化量测触发比的效用分析

2.5 优点及算法分析

2.6 本章小结

第3章 最小二乘递推法逐次追踪状态估计

3.1 引言

3.2 非完全处理状态估计

3.3 逐次型状态估计算法新探

3.4 最小二乘递推法逐次追踪状态估计

3.5 算例分析

3.6 本章小结

第4章 灵敏度分析法逐次追踪状态估计

4.1 引言

4.2 状态估计中的灵敏度分析

4.3 基于灵敏度分析的逐次追踪算法

4.4 算例分析

4.5 本章小结

第5章 触发阈值个体选取方法研究

5.1 引言

5.2状态影响系数

5.3 触发阈值个体选取方法

5.4 仿真算例分析

5.5 本章小结

第6章 过程状态估计模式设计

6.1 引言

6.2 过程特征断面状态估计

6.3 过程状态估计模式

6.4 过程状态估计算例分析

6.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读博士学位期间所发表的学术论文

哈尔滨工业大学博士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学博士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学博士学位涉密论文管理

致 谢

个人简历