電力系統(tǒng)調(diào)度自動化7章節(jié)EMS5狀態(tài)估計.ppt

EMS(5)-狀態(tài)估計,主講人：齊鄭 ,North China Electric Power University,page2,2019/6/26,電力系統(tǒng)狀態(tài)估計必要性,SCADA數(shù)據(jù)不齊全,SCADA數(shù)據(jù)不精確,受干擾時出現(xiàn)錯誤數(shù)據(jù),North China Electric Power University,page3,2019/6/26,狀態(tài)估計定義,定義：利用實時量測系統(tǒng)的冗余度，提高精度和自動排除隨機干擾所引起的錯誤數(shù)據(jù)，估計出系統(tǒng)運行狀態(tài)。,70年代初期，Larson和Debs在綁那維爾電力公司展開卡爾曼逐次濾波狀態(tài)估計的研究,1970年F.C.Schweppe等提出電力系統(tǒng)最小二乘狀態(tài)估計算法,North China Electric Power University,page4,2019/6/26,狀態(tài)估計的作用,1、降低量測系統(tǒng)投資，少裝測點,2、計算出未測量的電氣量,3、利用量測系統(tǒng)的冗余信息，辨識壞數(shù)據(jù)，同時提高量測數(shù)據(jù)的準確性,重點,North China Electric Power University,page5,2019/6/26,狀態(tài)估計-壞數(shù)據(jù)的檢測與辨識,量測預(yù)處理、拓撲錯誤辨識、遙測壞數(shù)據(jù)的檢測和辨識 量測預(yù)處理：去掉明顯的壞數(shù)據(jù) 拓撲錯誤辨識：找出開關(guān)、刀閘的狀態(tài)錯誤 遙測壞數(shù)據(jù)的檢測和辨識 采用估計-檢測和辨識-再估計-再檢測和辨識的迭代模式,North China Electric Power University,page6,2019/6/26,拓撲錯誤辨識,找出開關(guān)、刀閘的狀態(tài)（遙信）錯誤 利用遙測量有無及測值大小信息推斷電氣設(shè)備的連通情況，從而得出遙信錯誤信息 一般在估計計算前進行拓撲錯誤辨識,North China Electric Power University,page7,2019/6/26,拓撲錯誤辨識,線路兩端潮流合理而一端開關(guān)錯開,North China Electric Power University,page8,2019/6/26,狀態(tài)估計-提高測量準確性,哪個對？,一個例子: (見右圖) 已知電阻10歐姆，V=9.8伏，I=1.05A，確定估計電流。,North China Electric Power University,page9,2019/6/26,最小二乘法（LS）,North China Electric Power University,page10,2019/6/26,量測方程,式(1)為線性條件下,式(2)為非線性條件下,Zm1維量測矢量 xn1維狀態(tài)矢量, vm1維量測誤差矢量 H量測矩陣（mn） h(.) 非線性量測函數(shù)（m1）,(1),(2),North China Electric Power University,page11,2019/6/26,量測方程的特點,特點1：方程個數(shù)m大于狀態(tài)變量的個數(shù)n,特點2：多余m-n個方程為矛盾方程，找不到常規(guī)意義上的解，只能用擬合的方法求在某種估計意義上的解,North China Electric Power University,page12,2019/6/26,方法1：最小二乘估計,滿足上述目標的 稱為x的最小二乘估計值,對量測方程,建立目標函數(shù)，求極小值,North China Electric Power University,page13,2019/6/26,測量值： I=1.05A=1.05p.u.， U=9.8V=0.98p.u., P=9.6W=0.96p.u. 量測方程： Z1=x+v1 Z2=Rx+v2 Z3=Rx2+v3 狀態(tài)量x為電流I,North China Electric Power University,page14,2019/6/26,令,目標函數(shù)： Min. J(x)=(1.05-x)2+(0.98-x) 2+(0.96-x2 ) 2,North China Electric Power University,page15,2019/6/26,狀態(tài)的估計值x=0.9917 量測的估計值： 電流I=x=0.9917p.u.=0.9917A 電壓U=Rx=0.9917p.u.=9.917V 有功P=Rx2=0.9835p.u.=9.835W 量測容余度提高后，電流量測的估計誤差：,真值 量測值 誤差 估計值 誤差 估計值 誤差 .05 0.05 1.015 0.015 0.9917 -0.0083 例 例,North China Electric Power University,page16,2019/6/26,方法2：加權(quán)最小二乘估計,W=diag(W1,W2,Wm),新目標函數(shù)：,若事先知道量測值的精度，可給精度高的儀表賦較大的權(quán)值，以提高估計精度,North China Electric Power University,page17,2019/6/26,North China Electric Power University,page18,2019/6/26,上例中設(shè)真值為I=1A，U=10V，P=10W,North China Electric Power University,page19,2019/6/26,其他方法,Newton法 快速P-Q解耦法 正交變換解法 ,North China Electric Power University,page20,2019/6/26,Newton法解非線性方程組問題,疊代格式 雅可比矩陣,x0,x1,x2,x3,f(x),x,y,f(x0),x=-f(x0)/,一般非線性方程 f(x)=0,North China Electric Power University,page21,2019/6/26,狀態(tài)估計問題,目標函數(shù),量測Jacobian矩陣,Markov估計,求解,North China Electric Power University,page22,2019/6/26,狀態(tài)估計問題,用牛頓法求解,在x0附近泰勒展開，忽略二次以上的項：,牛頓法狀態(tài)估計迭代格式：,North China Electric Power University,page23,2019/6/26,狀態(tài)估計的流程,North China Electric Power University,page24,2019/6/26,狀態(tài)估計與潮流計算的關(guān)系,1、潮流計算是狀態(tài)估計的一個特例,2、狀態(tài)估計用于處理實時數(shù)據(jù)，或者有冗余的矛盾方程的場合,3、潮流計算用于無冗余矛盾方程的場合,4、在線應(yīng)用中，潮流計算在狀態(tài)估計的基礎(chǔ)上進行，也就是說，由狀態(tài)估計提供經(jīng)過加工處理過的熟數(shù)據(jù)，作為潮流計算的原始數(shù)據(jù)。,North China Elec