電力系統(tǒng)調(diào)度自動化第7章_EMS-狀態(tài)估計ppt課件

1、North China Electric Power UniversityEMS(5)-狀態(tài)估計l主講人：齊鄭lqizheng319126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)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(jī)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

2、提高量測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性重點重點狀態(tài)估計-壞數(shù)據(jù)的檢測與辨識l量測預(yù)處理、拓?fù)溴e誤辨識、遙測壞數(shù)據(jù)的檢測和辨識l量測預(yù)處理：去掉明顯的壞數(shù)據(jù)l拓?fù)溴e誤辨識：找出開關(guān)、刀閘的狀態(tài)錯誤l遙測壞數(shù)據(jù)的檢測和辨識l采用估計-檢測和辨識-再估計-再檢測和辨識的迭代模式拓?fù)溴e誤辨識l找出開關(guān)、刀閘的狀態(tài)遙信錯誤l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l一般在估計計算前進(jìn)行拓?fù)溴e誤辨識拓?fù)溴e誤辨識線路兩端潮流合理而一端開關(guān)錯開線路兩端潮流合理而一端開關(guān)錯開狀態(tài)估計-提高測量準(zhǔn)確性98. 005. 1108 . 905. 1xxxxAV10伏10歐n哪個對？哪個對？l一個例子一個

3、例子:l(見右圖見右圖)l已知電阻已知電阻10歐姆，歐姆，V=9.8伏，伏，I=1.05A，確定估，確定估計電流。計電流。221.05( ) (1.05)(0.98)min0.98xJ xxxx2(1.05)2(0.98)0Jxxx 1.050.981.0152x1.055%0.050.982%0.021.0150.015xvxvxrxx最小二乘法最小二乘法LS）量測方程量測方程vxhZvHxZ)(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)量測方程的特點特點1：方程個數(shù)m大于狀態(tài)

4、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方法1：最小二乘估計)(xhZ21.( )( ) ( )( )TTmiiiMinJ xZh xZh xZh x x n滿足上述目標(biāo)的滿足上述目標(biāo)的 稱為稱為x的最小二乘估計值的最小二乘估計值n對量測方程對量測方程建立目標(biāo)函數(shù)，求極小值建立目標(biāo)函數(shù)，求極小值l測量值：lI=1.05A=1.05p.u.，lU=9.8V=0.98p.u.,lP=9.6W=0.96p.u.l量測方程：lZ1=x+v1lZ2=Rx+v2lZ3=Rx2+v3l狀態(tài)量x為電流I22(1.05) 2(0.98) 4 (

5、0.96) 0 xxxx( )0J xx30.041.015 0 xx0.9917x n令l目標(biāo)函數(shù)：l Min. J(x)=(1.05-x)2+(0.98-x) 2+(0.96-x2 ) 2l狀態(tài)的估計值狀態(tài)的估計值x=0.9917l量測的估計值：量測的估計值：l 電流電流I=x=0.9917p.u.=0.9917Al 電壓電壓U=Rx=0.9917p.u.=9.917Vl 有功有功P=Rx2=0.9835p.u.=9.835Wl量測容余度提高后，電流量測的估計誤差：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真值量測值誤差估計值 誤差誤差 估計值估計值 誤差誤差.05 0.0

6、5 1.015 0.015 0.9917 -0.0083 例例 例例方法2：加權(quán)最小二乘估計miiiiTxhZWxhZWxhZxJMin12)()()()(.W=diag(W1,W2,Wm)新目標(biāo)函數(shù)：新目標(biāo)函數(shù)：若事先知道量測值的精度，可給精度高的儀表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，以提高估計精度賦較大的權(quán)值，以提高估計精度222211( )(1.05)(0.98)min0.050.02J xxx22221.050.980.050.021.0103110.050.02x1.03%0.0103rxx電氣量電流I(誤差)直接測量值0.05A非加權(quán)估計0.015A加權(quán)估計0.

7、0103A上例中設(shè)真值為I=1A，U=10V，P=10W其他方法lNewton法l快速P-Q解耦法l正交變換解法lNewton法解非線性方程組問題()kkkkkxJf xxxx 110002202100( )1( )()|.02!( )()xxTTxTf xfxf xxxxxf xxxxf xx l 疊代格式 雅可比矩陣( )Tf xJxx0 x1x2x3f(x)xyf(x0)x=-f(x0)/( )Tf xxl一般非線性方程一般非線性方程 f(x)=0狀態(tài)估計問題( )( ) 0TJ xH W Z h xx1( )( )( )min2TJ xZh xW Zh xl 目標(biāo)函數(shù)( )Th xHx

8、量測Jacobian矩陣211( )( )min2miiiiJ xw Zh x121,iiWRw( )( )( )0TJ xf xH W Zh xxMarkov估計l求解狀態(tài)估計問題111()()()kkTTkkkkkfxf xH WHH W Z h xxxxxl 用牛頓法求解( )( )( )0TJ xf xH W Zh xx00( )|( ) 0 xf xx f xx 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：牛頓法狀態(tài)估計迭代格式：( )( )( )()TTf xH W Z h xh xH WHHxxx狀態(tài)估計的流程 輸 入 數(shù) 據(jù) ： SCADA 量 測 SCADA 映 射 量 測 預(yù) 過 濾 拓 撲 分 析 拓 撲 檢 錯 拓 撲 分 析 網(wǎng) 絡(luò) 可 觀 測性 分 析 狀 態(tài) 估 計 迭 代 壞 數(shù) 據(jù) 檢 測與 辨 識 有 壞 數(shù) 據(jù) ？ 計 算 全 網(wǎng) 潮流 分 布 N Y 母 線 負(fù) 荷 預(yù)測 模 型 維 護(hù) 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(jìn)行，也就是說，由狀態(tài)估計提供