电力系统调度自化EMS状态估计课件

1、EMS(5)-状态估计主讲人：齐郑第1页，共26页。电力系统状态估计必要性 SCADA数据不齐全 SCADA数据不精确 受干扰时出现错误数据8/5/20222North China Electric Power University第2页，共26页。状态估计定义定义：利用实时量测系统的冗余度，提高精度和自动排除随机干扰所引起的错误数据，估计出系统运行状态。70年代初期，Larson和Debs在绑那维尔电力公司展开卡尔曼逐次滤波状态估计的研究1970年F.C.Schweppe等提出电力系统最小二乘状态估计算法8/5/20223North China Electric Power Universi

2、ty第3页，共26页。状态估计的作用1、降低量测系统投资，少装测点2、计算出未测量的电气量3、利用量测系统的冗余信息，辨识坏数据，同时提高量测数据的准确性重点8/5/20224North China Electric Power University第4页，共26页。状态估计-坏数据的检测与辨识量测预处理、拓扑错误辨识、遥测坏数据的检测和辨识量测预处理：去掉明显的坏数据拓扑错误辨识：找出开关、刀闸的状态错误遥测坏数据的检测和辨识采用估计-检测和辨识-再估计-再检测和辨识的迭代模式8/5/20225North China Electric Power University第5页，共26页。拓扑错

3、误辨识找出开关、刀闸的状态（遥信）错误利用遥测量有无及测值大小信息推断电气设备的连通情况，从而得出遥信错误信息一般在估计计算前进行拓扑错误辨识8/5/20226North China Electric Power University第6页，共26页。拓扑错误辨识线路两端潮流合理而一端开关错开8/5/20227North China Electric Power University第7页，共26页。状态估计-提高测量准确性AV10伏10欧哪个对？一个例子:(见右图)已知电阻10欧姆，V=9.8伏，I=1.05A，确定估计电流。8/5/20228North China Electric Pow

4、er University第8页，共26页。最小二乘法（LS）8/5/20229North China Electric Power University第9页，共26页。量测方程式(1)为线性条件下,式(2)为非线性条件下Zm1维量测矢量xn1维状态矢量, vm1维量测误差矢量H量测矩阵（mn）h(.) 非线性量测函数（m1）(1)(2)8/5/202210North China Electric Power University第10页，共26页。量测方程的特点特点1：方程个数m大于状态变量的个数n特点2：多余m-n个方程为矛盾方程，找不到常规意义上的解，只能用拟合的方法求在某种估计意义上

5、的解8/5/202211North China Electric Power University第11页，共26页。方法1：最小二乘估计满足上述目标的 称为x的最小二乘估计值对量测方程建立目标函数，求极小值8/5/202212North China Electric Power University第12页，共26页。测量值：I=1.05A=1.05p.u.，U=9.8V=0.98p.u.,P=9.6W=0.96p.u.量测方程：Z1=x+v1Z2=Rx+v2Z3=Rx2+v3状态量x为电流I8/5/202213North China Electric Power University第13

6、页，共26页。令目标函数： Min. J(x)=(1.05-x)2+(0.98-x) 2+(0.96-x2 ) 28/5/202214North China Electric Power University第14页，共26页。状态的估计值x=0.9917量测的估计值： 电流I=x=0.9917p.u.=0.9917A 电压U=Rx=0.9917p.u.=9.917V 有功P=Rx2=0.9835p.u.=9.835W量测容余度提高后，电流量测的估计误差：真值量测值误差估计值 误差 估计值 误差.05 0.05 1.015 0.015 0.9917 -0.0083 例 例8/5/202215N

7、orth China Electric Power University第15页，共26页。方法2：加权最小二乘估计W=diag(W1,W2,Wm)新目标函数：若事先知道量测值的精度，可给精度高的仪表赋较大的权值，以提高估计精度8/5/202216North China Electric Power University第16页，共26页。8/5/202217North China Electric Power University第17页，共26页。电气量电流I(误差)直接测量值0.05A非加权估计0.015A加权估计0.0103A上例中设真值为I=1A，U=10V，P=10W8/5/202

8、218North China Electric Power University第18页，共26页。其他方法Newton法快速P-Q解耦法正交变换解法8/5/202219North China Electric Power University第19页，共26页。Newton法解非线性方程组问题叠代格式 雅可比矩阵x0 x1x2x3f(x)xyf(x0)x=-f(x0)/一般非线性方程 f(x)=08/5/202220North China Electric Power University第20页，共26页。状态估计问题目标函数量测Jacobian矩阵Markov估计求解8/5/202221

9、North China Electric Power University第21页，共26页。状态估计问题用牛顿法求解在x0附近泰勒展开，忽略二次以上的项：牛顿法状态估计迭代格式：8/5/202222North China Electric Power University第22页，共26页。状态估计的流程8/5/202223North China Electric Power University第23页，共26页。状态估计与潮流计算的关系1、潮流计算是状态估计的一个特例2、状态估计用于处理实时数据，或者有冗余的矛盾方程的场合3、潮流计算用于无冗余矛盾方程的场合4、在线应用中，潮流计算在状态估计的基础上进行，也就是说，由状态估计提供经过加工处理过的熟数据，作为潮流计算的原始数据。8/5/202224North China Electric Power University第24页，共26页。8/5/202225North