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

EMS(5)-狀態(tài)估計(jì),主講人：齊鄭 ,North China Electric Power University,page2,2019/6/26,電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)必要性,SCADA數(shù)據(jù)不齊全,SCADA數(shù)據(jù)不精確,受干擾時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤數(shù)據(jù),North China Electric Power University,page3,2019/6/26,狀態(tài)估計(jì)定義,定義：利用實(shí)時(shí)量測(cè)系統(tǒng)的冗余度，提高精度和自動(dòng)排除隨機(jī)干擾所引起的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，估計(jì)出系統(tǒng)運(yùn)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(jì)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(jì)算法,North China Electric Power University,page4,2019/6/26,狀態(tài)估計(jì)的作用,1、降低量測(cè)系統(tǒng)投資，少裝測(cè)點(diǎn),2、計(jì)算出未測(cè)量的電氣量,3、利用量測(cè)系統(tǒng)的冗余信息，辨識(shí)壞數(shù)據(jù)，同時(shí)提高量測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,重點(diǎn),North China Electric Power University,page5,2019/6/26,狀態(tài)估計(jì)-壞數(shù)據(jù)的檢測(cè)與辨識(shí),量測(cè)預(yù)處理、拓?fù)溴e(cuò)誤辨識(shí)、遙測(cè)壞數(shù)據(jù)的檢測(cè)和辨識(shí) 量測(cè)預(yù)處理：去掉明顯的壞數(shù)據(jù) 拓?fù)溴e(cuò)誤辨識(shí)：找出開關(guān)、刀閘的狀態(tài)錯(cuò)誤 遙測(cè)壞數(shù)據(jù)的檢測(cè)和辨識(shí) 采用估計(jì)-檢測(cè)和辨識(shí)-再估計(jì)-再檢測(cè)和辨識(shí)的迭代模式,North China Electric Power University,page6,2019/6/26,拓?fù)溴e(cuò)誤辨識(shí),找出開關(guān)、刀閘的狀態(tài)（遙信）錯(cuò)誤 利用遙測(cè)量有無(wú)及測(cè)值大小信息推斷電氣設(shè)備的連通情況，從而得出遙信錯(cuò)誤信息 一般在估計(jì)計(jì)算前進(jìn)行拓?fù)溴e(cuò)誤辨識(shí),North China Electric Power University,page7,2019/6/26,拓?fù)溴e(cuò)誤辨識(shí),線路兩端潮流合理而一端開關(guān)錯(cuò)開,North China Electric Power University,page8,2019/6/26,狀態(tài)估計(jì)-提高測(cè)量準(zhǔn)確性,哪個(gè)對(duì)？,一個(gè)例子: (見右圖) 已知電阻10歐姆，V=9.8伏，I=1.05A，確定估計(jì)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(cè)方程,式(1)為線性條件下,式(2)為非線性條件下,Zm1維量測(cè)矢量 xn1維狀態(tài)矢量, vm1維量測(cè)誤差矢量 H量測(cè)矩陣（mn） h(.) 非線性量測(cè)函數(shù)（m1）,(1),(2),North China Electric Power University,page11,2019/6/26,量測(cè)方程的特點(diǎn),特點(diǎn)1：方程個(gè)數(shù)m大于狀態(tài)變量的個(gè)數(shù)n,特點(diǎn)2：多余m-n個(gè)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(jì)意義上的解,North China Electric Power University,page12,2019/6/26,方法1：最小二乘估計(jì),滿足上述目標(biāo)的 稱為x的最小二乘估計(jì)值,對(duì)量測(cè)方程,建立目標(biāo)函數(shù)，求極小值,North China Electric Power University,page13,2019/6/26,測(cè)量值： I=1.05A=1.05p.u.， U=9.8V=0.98p.u., P=9.6W=0.96p.u. 量測(cè)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(biāo)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(jì)值x=0.9917 量測(cè)的估計(jì)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(cè)容余度提高后，電流量測(cè)的估計(jì)誤差：,真值 量測(cè)值 誤差 估計(jì)值 誤差 估計(jì)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(jì),W=diag(W1,W2,Wm),新目標(biāo)函數(shù)：,若事先知道量測(cè)值的精度，可給精度高的儀表賦較大的權(quán)值，以提高估計(jì)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(wèn)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(jì)問(wèn)題,目標(biāo)函數(shù),量測(cè)Jacobian矩陣,Markov估計(jì),求解,North China Electric Power University,page22,2019/6/26,狀態(tài)估計(jì)問(wèn)題,用牛頓法求解,在x0附近泰勒展開，忽略二次以上的項(xiàng)：,牛頓法狀態(tài)估計(jì)迭代格式：,North China Electric Power University,page23,2019/6/26,狀態(tài)估計(jì)的流程,North China Electric Power University,page24,2019/6/26,狀態(tài)估計(jì)與潮流計(jì)算的關(guān)系,1、潮流計(jì)算是狀態(tài)估計(jì)的一個(gè)特例,2、狀態(tài)估計(jì)用于處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，或者有冗余的矛盾方程的場(chǎng)合,3、潮流計(jì)算用于無(wú)冗余矛盾方程的場(chǎng)合,4、在線應(yīng)用中，潮流計(jì)算在狀態(tài)估計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，也就是說(shuō)，由狀態(tài)估計(jì)提供經(jīng)過(guò)加工處理過(guò)的熟數(shù)據(jù)，作為潮流計(jì)算的原始數(shù)據(jù)。,North China Elec