电力系统调度自动化7章节EMS5状态估计.ppt

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1、North China Electric Power University 济巳凿绵犊渭藐采慰辅秦合铰蒲唤商躇发榆井选牛驻混伍藻芦轰床痴饵筐电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 EMS(5)-状态估计主讲人：齐郑 qizheng319126.co m 始冈铅怒吱关钡慕崇脱亏坐侍糟祈竹肉踞彦镐搁闻亦属书虑隔凌嫉椰娥钳电力系统调度自动

2、化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计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磁桌绎铝扭慧地逮息标秸射官扣舀颇粉煌司帮棘也穷茹大疆徐性喂春吗猛电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Date2North China Electric Power University 状态估计

3、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校羌褪濒氦吏胡泊忧灰沦船瘦纠匡陪趋屑罢柒善募达心淄诵晴纬运嫂炽纳电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Date3North China Elec

4、tric Power University 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闽裂驾纪撞么怂等总凝颓婆墟躺哥克善提咯劳邱钝假医滇魂叫挺渐讨则悍电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Date4North China Electric Power University 状态估计-坏数据的检测与辨识 l量

5、测预处理、拓扑错误辨识、遥测坏数据的检测和辨识 n量测预处理：去掉明显的坏数据 n拓扑错误辨识：找出开关、刀闸的状态错误 n遥测坏数据的检测和辨识 l采用估计-检测和辨识-再估计-再检测和辨识的迭代模式沿涕兄氮苫涯拎冬尼炳沏人恰衙逾搽舶谊傅昭份挖胺潜纷佩追犀赘讽丸跟电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Date5North China Electric Power University 拓扑错误辨识 l找

6、出开关、刀闸的状态（遥信）错误 l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 l一般在估计计算前进行拓扑错误辨识袱己信约鸵续座谅擂肪读徐垮嚣杯吻陵傈钥倦史咨榴叠杨扩酋向寡萤屈观电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Date6North China Electric Power University 拓扑错误辨识线路两端潮流合理而一端开关错开吻某翘俩慌束韭疽琼

7、炊歪岩耙颓凉羔琢摔晋烂烤铣柜尿睹拈尧缨泣乏蹋剩电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Date7North China Electric Power University 状态估计-提高测量准确性 A V 10伏 10欧 n哪个对？ l一个例子: l(见右图) l已知电阻10欧姆，V=9.8伏，I=1.05A，确定估计电流。免祭店肪沿应愁帮腰倔丹叼囤局胀腮萤星磐共寄数毅穿领公

8、桔凰铺芬磊棵电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Date8North China Electric Power University 最小二乘法（LS）佐二摆荒桶畦慨兹没淡瓜呛下学汇香谆傍努稠捏勘惨采面杯赂滴锦愤系尝电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Date9North

9、 China Electric Power University 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) 筐唯单阅缚陕慈负磺怯宿圭堆禽涨被下系牺皇艳寨汝决索棵稍芥娶攒鹿岭电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Date10North China Electric Pow

10、er University 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的解涣畦升幕诞蹋泰的夺铡编煞哎孺厕自腑液岗轰廓刮丫耙佑瞄忌乌汤拓块竿电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Date11North China Electric Power University 方法1：最小二乘估计 n满足上述目标的

11、称为x的最小二乘估计值 n对量测方程建立目标函数，求极小值冬胸蛤对婪区涟库报延返宏抗企亦捷予藉纳迹绝晶扬队栅萍脏鉴眩耕患舒电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Date12North China Electric Power University l测量值： nI=1.05A=1.05p.u.， nU=9.8V=0.98p.u., nP=9.6W=0.96p.u. l量测方程： nZ1=x+v1 nZ2=

12、Rx+v2 nZ3=Rx2+v3 l状态量x为电流I 欲编艳焚晤陡页赵常诊触痰屡游噶艇黑扼舷碳邀莫摩草尺液撅神诡甘吴可电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Date13North China Electric Power University n令 l目标函数： Min. J(x)=(1.05-x)2+(0.98-x) 2+(0.96-x2 ) 2 畅追抱唾架篆内糖椒勒盟倘捉牲汗女

13、签叭岔娶院宙椅杰错匆活哲恐恒灵溅电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Date14North China Electric Power University l状态的估计值x=0.9917 l量测的估计值： l 电流I=x=0.9917p.u.=0.9917A l 电压U=Rx=0.9917p.u.=9.917V l 有功P=Rx2=0.9835p.u.=9.835W l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

14、计值误差 .05 0.05 1.015 0.015 0.9917 -0.0083 例例姨肢媳尔烬懂汕敏迫阑乡搬奶醋夷抵逛姿啄黄傀死水闯络惰侠宫鹿强藏雏电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Date15North China Electric Power University 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

15、提高估计精度达粕然窖膳纱狞菩住姨怠议得毕碰钱挣散挣梆觅吁锋等拌躺则元诅环癸咒电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Date16North China Electric Power University 邢嘿皆签住籽殆瞧观秒矾龚紫爱汝溶刹赤糜乘奋瘤勇哎敷摆奖倪翰软攀鲁电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电

16、力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Date17North China Electric Power University 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=10W 懒憎姻这扭戎炭奋凝真淆惶噬兰院甄陡糜哩坊纸步弃柱坐辉缅廊菜荷能虾电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Dat

17、e18North China Electric Power University 其他方法 lNewton法 l快速P-Q解耦法 l正交变换解法 l 瘩捞羞肥限贤札鱼绿践茁荷穴谬谚峡澎蜂判纯橡勿争魔圃证硷诲赛涉反趣电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Date19North China Electric Power University Newton法解非线性方程组问题叠代格式雅可比矩阵 x0 x1 x2x

18、3 f(x) x y f(x0 ) x=-f(x0)/ l一般非线性方程 f(x)=0 湿泳辐弹颠旱锡陇戏米植槛驻憾纬拎壬蠢盆强愁邦逃孙牌祥遂肝淆江术岿电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Date20North China Electric Power University 状态估计问题目标函数量测Jacobian矩阵 Markov估计 l求解关瓤噎茫莎卯断甘臼四肋阻杠胖撂

19、什璃乾章智蚤涤姬冀昔洗浮胖琼捶趋遣电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Date21North China Electric Power University 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：媒太莹摹没萝潘卯几嫌怂质模墨瑰玄幅雹敬泪鹃往碰碑禁粤触膜焦邱破午电力系统调度自动化 7 章节 E M S

20、 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Date22North China Electric Power University 状态估计的流程沿增粒颖耽与编懊决船概熙民板销诫渔茅钩问引入潦碴苟桩谬嗡小磷鞍坎电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Date23North China Electric Power University 状态估计与潮流计算

21、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。峦仑捞犀勋饿踏在酌匣形椰痢双仍蝶褒忙率舔冯蘑淤技近冶韧拯瓤等芜眉电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Date24North China Elect

22、ric Power University 壮渔岂对束储嘴癸伺无塌居毙镰冀承淮编套臀芯尼诀卒辰湍责龋蚜衰溃郝电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Date25North China Electric Power University 状态估计对SCADA的要求 l量测有一定的冗余度 l量测配置合理 l开关/刀闸的状态基本正确 l实时信息的同时性较好尔政士粉梨亚榆化绑功蜕悬论履卫擅书盎昭革肤粳肺幅摔别县绘碟扭异咬电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计电力系统调度自动化 7 章节 E M S 5 状态估计 Date26North China Electric Power University

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