狀態(tài)估計(jì)和相角測(cè)量單元

關(guān)于狀態(tài)估計(jì)和相角測(cè)量單元第一頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日狀態(tài)估計(jì)和PMU和SCADA數(shù)據(jù)相比WAMS測(cè)量增加了測(cè)量類型---相角測(cè)量測(cè)量數(shù)據(jù)精度高---測(cè)量裝置的等級(jí)高，同步誤差小速度快第二頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日tsts-2ts-1tp-4tp-3tp-2tp-1tp—SCADA量測(cè)—PMU量測(cè)利用PMU量測(cè)的狀態(tài)估計(jì)SCADA與WAMS的聯(lián)合第三頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日相角測(cè)量單元(PMU)和

廣域測(cè)量系統(tǒng)（WAMS)MeasurementsSCADAPMUWAMSWideAreaMeasurementSystem關(guān)鍵問(wèn)題：如何有效地利用同步相量測(cè)量數(shù)據(jù)為系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行服務(wù)PMU開(kāi)發(fā)：90年代初，隨GPS接收器的普及第四頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日量測(cè)周期短(ms)：10ms,20ms

量測(cè)點(diǎn)少：幾個(gè)站至十幾個(gè)站數(shù)據(jù)量大：1/10ms100/s6,000/min360,000/h8,640,000/d海量數(shù)據(jù)，需要數(shù)據(jù)挖掘，不然調(diào)度人員不能觀察第五頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日PMU相角測(cè)量單元正弦交流電路，電壓和電流可以表述為對(duì)于上面簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，有就是

知道兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓相角，支路電流就能準(zhǔn)確計(jì)算出來(lái)。第六頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日相角，是時(shí)間正弦波零時(shí)刻的角度。計(jì)算支路電流，必須知道支路兩端節(jié)點(diǎn)電壓的幅值和相角。兩個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓的相角，是面向相同“零時(shí)刻”（同一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘）的角度。第七頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日如果不同步,時(shí)間不同步引起的誤差為如果時(shí)間誤差為1ms，則

1毫秒誤差=18度。測(cè)量相角，對(duì)時(shí)間要求高對(duì)時(shí)系統(tǒng)時(shí)鐘第八頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日PMU：相角測(cè)量單元第九頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日WAMS：WideAreaMeasurementSystem

WAMSofElectricalGRID=PMUBasedWAMS觀察電網(wǎng)的時(shí)間密度，從秒數(shù)量級(jí)推進(jìn)到毫秒數(shù)量級(jí)！第十頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日PMU測(cè)量及應(yīng)用發(fā)電廠和重要變電站安裝PMU單元,對(duì)母線電壓和線路電流進(jìn)行三相交流采樣采用相量算法計(jì)算正負(fù)零序相量、頻率和功率，對(duì)于發(fā)電廠還得到機(jī)組的內(nèi)電勢(shì)相量由GPS接收器提供的高精度時(shí)鐘信號(hào)將測(cè)量結(jié)果打上時(shí)標(biāo)遵循共同的接口協(xié)議將帶時(shí)標(biāo)的相量數(shù)據(jù)打包,高速通信網(wǎng)絡(luò)傳送到數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)中心對(duì)各子站的相量進(jìn)行同步處理和存儲(chǔ)計(jì)算系統(tǒng)慣性中心角度和各機(jī)組、母線的相對(duì)相角應(yīng)用程序，對(duì)相量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)評(píng)估,動(dòng)態(tài)監(jiān)視電網(wǎng)安全穩(wěn)定性進(jìn)行離線分析為系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行提供依據(jù)與控制結(jié)合，提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定水平和傳輸能力第十一頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日由PMU子站、調(diào)度中心站（主站）和國(guó)家電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)組成。PMU子站包括GPS、測(cè)量、監(jiān)控和通信四個(gè)主要功能模塊。GPS模塊接收GPS授時(shí)信號(hào)，為測(cè)量和監(jiān)控模塊提供高精度時(shí)間信息測(cè)量模塊采集和處理模擬量和開(kāi)關(guān)量，生成帶時(shí)標(biāo)的同步相量數(shù)據(jù)；監(jiān)控模塊對(duì)PMU子站各功能模塊進(jìn)行監(jiān)視和管理；就地計(jì)算機(jī)提供交互式人機(jī)界面，便于運(yùn)行和調(diào)試時(shí)修改有關(guān)配置參數(shù)PMU子站經(jīng)通信模塊接入數(shù)據(jù)網(wǎng)，與主站進(jìn)行通信。WAMS的構(gòu)成第十二頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日主站設(shè)在省調(diào)度中心，包括通信前置機(jī)、服務(wù)器和應(yīng)用工作站（1）數(shù)據(jù)中心由負(fù)責(zé)WAMS系統(tǒng)中心站與各子站以及其他數(shù)字系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的通信模塊，

以時(shí)間為斷面保存數(shù)秒內(nèi)（時(shí)間長(zhǎng)度可定制）的實(shí)時(shí)相量數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)和程序進(jìn)行綜合管理配置以及人機(jī)交互的數(shù)據(jù)中心管理模塊，用以存放非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和各種配置信息，并對(duì)其進(jìn)行管理的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)及其管理模塊，提供WAMS信息的Web方式發(fā)布和管理的Web服務(wù)器構(gòu)成。WAMS主站應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成第十三頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日（2）調(diào)度工作站調(diào)度工作站設(shè)置在省調(diào)度室，主要完成WAMS的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析功能，供調(diào)度員及時(shí)掌握時(shí)空坐標(biāo)下的電網(wǎng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性，主要包括系統(tǒng)圖形界面、綜合相量監(jiān)視、機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域、進(jìn)相深度和失穩(wěn)預(yù)測(cè)、在線擾動(dòng)識(shí)別等功能在PMU布點(diǎn)數(shù)目比較多的情況下，可實(shí)現(xiàn)利用各子站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障的定區(qū)，識(shí)別系統(tǒng)短路故障、機(jī)組振蕩與失步、同調(diào)機(jī)組的識(shí)別、電壓失穩(wěn)等。提供“動(dòng)畫獲取和回放”工具，可抓取顯示界面任意區(qū)域的動(dòng)態(tài)圖像，并保存成.AVI文件格式，備將來(lái)回放和編輯。第十四頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日

（3）分析工作站分析工作站設(shè)置在運(yùn)行方式處，主要完成WAMS的離線和事后分析工作，為系統(tǒng)運(yùn)行方式的制定和校核提供依據(jù)。主要功能包括擾動(dòng)重演與分析子站數(shù)據(jù)回放利用頻域分析工具分析系統(tǒng)的振蕩模式仿真曲線校核自動(dòng)讀取BPA仿真計(jì)算結(jié)果,與實(shí)測(cè)曲線進(jìn)行比較以及諧波分析負(fù)荷特性與機(jī)組參數(shù)的辨識(shí)等功能第十五頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日主要實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)進(jìn)相控制、根據(jù)實(shí)時(shí)相角變化軌跡，實(shí)現(xiàn)諸如切機(jī)、切負(fù)荷、快關(guān)汽門、解列、再同步等一系列緊急安全控制、為發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制、調(diào)速控制、SVC電壓控制提供同步相量信息實(shí)現(xiàn)閉環(huán)反饋控制。第二十八屆中國(guó)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行會(huì)收錄論文全集-6--6-（4）穩(wěn)控服務(wù)器第十六頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日暫穩(wěn)控制電壓穩(wěn)定穩(wěn)態(tài)控制-狀態(tài)估計(jì)保護(hù)-第十七頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日知道了當(dāng)前毫秒級(jí)數(shù)據(jù)可知系統(tǒng)狀態(tài),不需要01啟動(dòng)地計(jì)算有利于系統(tǒng)動(dòng)態(tài)（如搖擺情況）分析計(jì)算過(guò)程可更多地依賴測(cè)量,對(duì)于數(shù)學(xué)模型要求不同,可以大幅度簡(jiǎn)化計(jì)算的復(fù)雜性可以進(jìn)行電壓電流計(jì)算,對(duì)狀態(tài)估計(jì)影響計(jì)算更依賴測(cè)量,適應(yīng)于測(cè)量第十八頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日第十九頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日第二十頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日在傳統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)中

引入高精度電壓測(cè)量引入高精度電流測(cè)量采用全部WAMS測(cè)量值的線性算法在依據(jù)WAMS的線性算法中

引入SCADA功率轉(zhuǎn)換成電流的數(shù)據(jù)線性和非線性估計(jì)混合進(jìn)行第二十一頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日9.7.1.引入高精度電壓測(cè)量1.1把PMU測(cè)量值作為狀態(tài)量的真值減少了被估計(jì)的狀態(tài)量的個(gè)數(shù)可用于穩(wěn)定控制對(duì)壞數(shù)據(jù)的檢測(cè)識(shí)別要求在20~30ms,以保證穩(wěn)定控制裝置能在100ms內(nèi)確定第二十二頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日1.2增加PMU節(jié)點(diǎn)電壓相量測(cè)量方程其雅可比矩陣的相應(yīng)元素為1，使主對(duì)角元素增大，當(dāng)權(quán)重較大時(shí)可提高估計(jì)精度，而低精度的相角測(cè)量對(duì)狀態(tài)估計(jì)影響很小在原算法出現(xiàn)病態(tài)時(shí)，可減小迭代次數(shù)第二十三頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日1.3引入PMU電壓測(cè)量做初始值有PMU測(cè)量的節(jié)點(diǎn)以PMU測(cè)量值為初值，其它節(jié)點(diǎn)仍采用平值啟動(dòng)（flatstart）第二十四頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日9.7.2.引入高精度電流測(cè)量電壓和電流是線性的，但是是復(fù)數(shù)代數(shù)方程，采用極坐標(biāo)表示，實(shí)部虛部分開(kāi)線性關(guān)系不復(fù)存在和電壓相結(jié)合，變換成功率測(cè)量，再進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)第二十五頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日9.7.3.采用全部WAMS測(cè)量值的線性算法電壓由直角坐標(biāo)表示e+jf由PMU測(cè)量得到的電壓相量，節(jié)點(diǎn)電流注入相量和支路電流相量的測(cè)量，算出點(diǎn)壓、電流的虛部和實(shí)部的測(cè)量值，測(cè)量方程為z=Hx+vH系數(shù)矩陣第二十六頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日第二十七頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日線性方程直接求解，不再需要迭代

計(jì)算速度非常快，但必須系統(tǒng)可觀測(cè)，還要有一定的冗余度，要求有足夠多的PMU,目前還難于達(dá)到

要求第二十八頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日9.7.4.在依據(jù)WAMS的線性算法中

引入SCADA功率轉(zhuǎn)換成電流的數(shù)據(jù)

對(duì)于沒(méi)有WAMS量測(cè)的支路，引入偽量測(cè)的概念，通過(guò)量測(cè)變換的方法把SCADA系統(tǒng)中的支路功率量測(cè)轉(zhuǎn)換成等效支路電流相量量測(cè)，具體做法如第二十九頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日9.7.5.SCADA與WAMS量測(cè)構(gòu)成混和量測(cè)的狀態(tài)估計(jì)每隔1分鐘，傳統(tǒng)非線性的最小二乘狀態(tài)估計(jì)，其中計(jì)及PMU的相角測(cè)量，如1.和2.每隔5秒鐘采用來(lái)自PMU的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性的狀態(tài)估計(jì)如4.PMU測(cè)量不足，需要依靠前一時(shí)刻的SCADA估計(jì)結(jié)果，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)負(fù)荷預(yù)報(bào)，轉(zhuǎn)換成電流相量的形式，偽量測(cè)，共同進(jìn)行線性狀態(tài)估計(jì)第三十頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日配置測(cè)量系統(tǒng)的可觀測(cè)性可直接測(cè)量型母線：該種母線配置有PMU，其母線電壓和交匯于此母線的電流可以直接測(cè)量，記為M型母線?？捎?jì)算型母線：沒(méi)有配置PMU但狀態(tài)可觀的母線，即該母線可以直接或間接利用PMU的電流量測(cè)量計(jì)算得出該母線的電壓，記為C-1型母線和C-2型母線，C-2型母線僅由一零注入的C-1型母線相連不可觀測(cè)型母線：除M、C型兩類母線外，其它均為不可觀測(cè)型母線，記為U型母線。第三十一頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日9.7.7.不良數(shù)據(jù)的檢測(cè)與辨識(shí)兩套系統(tǒng)的測(cè)量數(shù)據(jù)同時(shí)同地出錯(cuò)的概率較小，可以互為備用，相互校對(duì)當(dāng)SCADA出錯(cuò)時(shí)，對(duì)其可疑數(shù)據(jù)取相應(yīng)的WAMS中的電壓數(shù)據(jù)，或計(jì)算出相應(yīng)的功率數(shù)據(jù)，替代SCADA數(shù)據(jù)當(dāng)WAMS檢出可以數(shù)據(jù)時(shí)，又與其采樣速度遠(yuǎn)高于SCADA數(shù)據(jù)，只有在平穩(wěn)的電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下,才可以相互校對(duì)第三十二頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日9.7.7.基于PMU的動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)能合理利用當(dāng)前量測(cè)，有能有效跟蹤系統(tǒng)動(dòng)態(tài)，多采用KALMAN濾波算法WAMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步性好，數(shù)據(jù)采集、傳輸快，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)二者的結(jié)合能更好的發(fā)揮優(yōu)勢(shì)PMU相結(jié)合的動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)也是線性的，計(jì)算速度提高新息圖和PMU的結(jié)合，可形成交流新息圖建模，更好的進(jìn)行壞數(shù)據(jù)和拓?fù)渥兓淖R(shí)別第三十三頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日第十章調(diào)度員模擬培訓(xùn)擬調(diào)度員培訓(xùn)模擬器提供與實(shí)際系統(tǒng)完全相同的運(yùn)行環(huán)境，用來(lái)培訓(xùn)調(diào)度員完成電力系統(tǒng)正常和故障下的操作任務(wù)。設(shè)計(jì)目標(biāo)認(rèn)識(shí)和理解電力系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律；取得各種狀態(tài)：安全、不安全、緊急和恢復(fù)條件下的決策與控制經(jīng)驗(yàn)；增強(qiáng)在現(xiàn)有信息和控制條件下作出調(diào)度決策的能力。設(shè)計(jì)原則對(duì)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為仿真模擬；精確模擬調(diào)度員用的人機(jī)會(huì)話（MMI）培訓(xùn)全部EMS功能，不多不少精確模擬EMS計(jì)算機(jī)的性能。第三十四頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日電力系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)和調(diào)度員培訓(xùn)模擬器的關(guān)系電力系統(tǒng)模型教員系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)電控制發(fā)電控制軟件平臺(tái)數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡(luò)分析硬件平臺(tái)電力系統(tǒng)教員學(xué)員調(diào)度員調(diào)度員培訓(xùn)模擬調(diào)度室電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)模型調(diào)度室模型第三十五頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日電力系統(tǒng)模型潮流計(jì)算進(jìn)行電力系統(tǒng)模擬，電力系統(tǒng)模型中用到的潮流屬于動(dòng)態(tài)潮流也就是說(shuō)，常規(guī)潮流的平衡條件得不到滿足時(shí)，系統(tǒng)中存在凈加速功率或凈減速功率，動(dòng)態(tài)潮流將凈加速功率分配給各機(jī)組，而不是由平衡機(jī)承擔(dān)第三十六頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日

當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷變化時(shí)，產(chǎn)生不平衡功率，而系統(tǒng)的凈加速功率可由系統(tǒng)的總注入功率減去總的負(fù)荷與網(wǎng)損得到，表示為:系統(tǒng)的凈加速功率第三十七頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日

在系統(tǒng)中出現(xiàn)功率差額時(shí),系統(tǒng)的實(shí)際情況是系統(tǒng)的頻率發(fā)生了變化，其關(guān)系應(yīng)滿足:系統(tǒng)的功率-頻率特性第三十八頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日為系統(tǒng)頻率變化和凈加速功率的關(guān)系為全系統(tǒng)有功功率的失配量第三十九頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日動(dòng)態(tài)潮流問(wèn)題要滿足下面三個(gè)方程第四十頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日其中第四十一頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日計(jì)算加速功率并分配到各發(fā)電機(jī)計(jì)算電壓頻率對(duì)負(fù)荷影響第四十二頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日第四十三頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日調(diào)度員電力系統(tǒng)SACDAEMS事故教訓(xùn)CADTS……第四十四頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日智能調(diào)度：人工智能用于電力系統(tǒng)的研究1.專家系統(tǒng)法2.模糊集理論3.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)4.遺傳算法第四十五頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日電網(wǎng)調(diào)