專利名稱：一種基于同步相角測量裝置的電力系統(tǒng)多區(qū)域分布式狀態(tài)估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于同步相角測量裝置(PMU)的電力系統(tǒng)多區(qū)域分布式狀態(tài)估計(jì)方法。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)是電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)(EMS)的基礎(chǔ)和核心，其作用是對數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)提供的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行濾波，以提高數(shù)據(jù)精度，排除錯誤信息的干擾，從而得到一個(gè)高質(zhì)量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。隨著互聯(lián)電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)運(yùn)行在空間、時(shí)間、控制目標(biāo)三個(gè)方面表現(xiàn)出的復(fù)雜性日益增加，而傳統(tǒng)EMS對電網(wǎng)的調(diào)度控制在這三個(gè)方面缺乏良好的協(xié)調(diào)。2003年發(fā)生的震驚世界的美加大停電，暴露出了傳統(tǒng)EMS在三維協(xié)調(diào)和對系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理方面存在嚴(yán)重問題，而狀態(tài)估計(jì)作為EMS的基礎(chǔ)和核心，承擔(dān)著對系統(tǒng)的海量量測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，為更高級的EMS軟件提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的重任，因此，電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)急需改造和發(fā)展以適應(yīng)未來的智能電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，協(xié)調(diào)電網(wǎng)各區(qū)域的要求。目前，電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的量測數(shù)據(jù)主要源于SCADA系統(tǒng)，一般包括節(jié)點(diǎn)注入功率、支路功率和節(jié)點(diǎn)電壓幅值等，這些數(shù)據(jù)每2秒傳送一次，但是由于這些系統(tǒng)的量測信息往往都是通過遠(yuǎn)動裝置傳送到調(diào)度中心，而遠(yuǎn)動裝置的誤差及傳送過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的誤差使得迭代求解出來的電壓、相 角等狀態(tài)量的精度難以得到保證。近年來，基于全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的PMU逐步應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，它具有采集量測數(shù)據(jù)快、能測量相角信息，并且量測數(shù)據(jù)精度比SCADA高等優(yōu)點(diǎn)。另一方面，目前的狀態(tài)估計(jì)方法，要么只是針對輸電網(wǎng)，要么只是針對配電網(wǎng)，將電網(wǎng)各個(gè)區(qū)域整合起來進(jìn)行統(tǒng)一管理的狀態(tài)估計(jì)方法(多區(qū)域狀態(tài)估計(jì))研究還比較少，而未來的智能電網(wǎng)將把發(fā)電、輸電、配電和用電各環(huán)節(jié)的電力系統(tǒng)作為對象，通過不斷研究新型的電網(wǎng)控制技術(shù)，并將各項(xiàng)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)從發(fā)電到用電所有環(huán)節(jié)信息的智能交流，從而系統(tǒng)地優(yōu)化電力生產(chǎn)、輸送和使用，而多區(qū)域電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，它可以整合電網(wǎng)各個(gè)區(qū)域的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)各個(gè)區(qū)域的信息交流，為智能電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度和自愈功能的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。因此，發(fā)明一種能有效融合PMU技術(shù)的電力系統(tǒng)多區(qū)域分布式狀態(tài)估計(jì)方法具有十分重要的實(shí)際意義，而且有利于未來智能電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)的不斷完善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于PMU的電力系統(tǒng)多區(qū)域分布式狀態(tài)估計(jì)方法，使該方法能利用來自SCADA系統(tǒng)和PMU的量測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)快速的估計(jì)出電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和相角值，并且具有不良數(shù)據(jù)的處理能力，另外本方法能將各個(gè)區(qū)域的狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，適用未來的智能電網(wǎng)，具有很重要的實(shí)際意義。
本發(fā)明為解決其技術(shù)問題，所采用的技術(shù)包含以下步驟:(I)電力系統(tǒng)多區(qū)域解耦本發(fā)明中采用基于地域特點(diǎn)的互不重疊電力系統(tǒng)多區(qū)域解耦策略，具體而言，假設(shè)一個(gè)電力系統(tǒng)，含有η條接線，并且按照地區(qū)分為r個(gè)不重疊的區(qū)域(或子系統(tǒng))Si，每個(gè)Si有Iii條接線，并且和連接線相連，如附

圖1所示。解耦之后，每一個(gè)區(qū)域都由自己的本地控制中心控制，該中心負(fù)責(zé)估計(jì)自己的狀態(tài)，并通過通信線路連接到一個(gè)協(xié)調(diào)的控制中心。(2)各個(gè)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的讀取在本步驟中，各個(gè)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的讀取包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和線路阻抗，并由此形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣和支路-節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣。 (3)系統(tǒng)量測和PMU配置系統(tǒng)的量測包括電壓幅值量測、有功和無功潮流量測、有功和無功注入潮流量測，量測方程如下:.電壓幅值:Km = V, +%.
有功和無功潮流:= + ,ar=aM+^ 有功和無功注入潮流:
權(quán)利要求
1.一種基于同步相角測量裝置的電力系統(tǒng)多區(qū)域分布式狀態(tài)估計(jì)方法，利用來自SCADA系統(tǒng)和PMU的量測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)快速的估計(jì)出電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和相角值并將各個(gè)區(qū)域的狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，包含如下的處理步驟: 步驟1:基于地域特點(diǎn)的互不重疊多區(qū)域電力系統(tǒng)解耦 在一個(gè)含有η條接線的電力系統(tǒng)中，按照地區(qū)分為r個(gè)不重疊的區(qū)域Si，每個(gè)Si有Iii條接線，并且和連接線相連；解耦之后，每一個(gè)區(qū)域都由自己的本地控制中心控制，該中心負(fù)責(zé)估計(jì)自己的狀態(tài)，并通過通信線路連接到一個(gè)協(xié)調(diào)的控制中心； 步驟2:讀取各個(gè)區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和線路阻抗，并形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣和支路-節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣； 步驟3:系統(tǒng)量測和PMU配置； 系統(tǒng)的量測包括電壓幅值量測、有功和無功潮流量測、有功和無功注入潮流量測，量 測方程如下: 電壓幅值 有功和無功潮流:PZea=Ptm+^ QZ U、, 有功和無功注入潮流:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于同步相角測量裝置的電力系統(tǒng)多區(qū)域分布式狀態(tài)估計(jì)方法,利用來自SCADA系統(tǒng)和PMU的量測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)快速的估計(jì)出電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和相角值并將各個(gè)區(qū)域的狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。本發(fā)明采用基于地域特點(diǎn)的互不重疊解耦策略，將一個(gè)大電力系統(tǒng)解耦為幾個(gè)子系統(tǒng)，并通過一個(gè)協(xié)調(diào)系統(tǒng)來整合各個(gè)子系統(tǒng)的狀態(tài)；多區(qū)域分布式狀態(tài)估計(jì)方法的采用，將大系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)變?yōu)橐幌盗芯植啃^(qū)域狀態(tài)估計(jì)，大大提高了計(jì)算速度。為系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的電壓、相角等量測信息，保證系統(tǒng)獲得更高的量測冗余度進(jìn)而提高狀態(tài)估計(jì)的精度。本發(fā)明的區(qū)域交互管理更利于新能源安全有效的接入，以滿足未來智能電網(wǎng)發(fā)展要求。
文檔編號H02J3/00GK103248043SQ20131015744
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者張葛祥, 趙俊博 申請人:西南交通大學(xué)