電力系統(tǒng)自動(dòng)化-第13講-電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化課件2

第十三講電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化（2）主講人：盛義發(fā)南華大學(xué)電氣工程學(xué)院第十三講電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化（2）主講人：盛義發(fā)UniversityofSouthChinapage22023/9/13電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)UniversityofSouthChinapage2UniversityofSouthChinapage32023/9/13一、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的必要性調(diào)度自動(dòng)化的高級功能都需要可靠數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)集，可靠數(shù)據(jù)集就是狀態(tài)估計(jì)程序的輸出結(jié)果。（1）上傳數(shù)據(jù)不齊全數(shù)據(jù)采集設(shè)備的投資是相當(dāng)昂貴的。在一些重要廠站中設(shè)置了RTUUniversityofSouthChinapage3UniversityofSouthChinapage42023/9/13一、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的必要性（2）上傳數(shù)據(jù)不精確數(shù)據(jù)采集和傳送的每一個(gè)環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生誤差UniversityofSouthChinapage4UniversityofSouthChinapage52023/9/13一、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的必要性（3）受干擾時(shí)會出現(xiàn)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)變電站存在高強(qiáng)度的電磁干擾盡管已經(jīng)采取了濾波和抗干擾編碼等措施，仍然會出現(xiàn)個(gè)別錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。UniversityofSouthChinapage5UniversityofSouthChinapage62023/9/13AV10伏10歐哪個(gè)對？例1：已知電阻10歐姆，V=9.8伏，I=1.05A，確定估計(jì)電流。二、狀態(tài)估計(jì)的基本原理UniversityofSouthChinapage6UniversityofSouthChinapage72023/9/13最小二乘法（LS）的基本原理采用最小二乘法（LS）UniversityofSouthChinapage7UniversityofSouthChinapage82023/9/13測量值：I=1.05A=1.05p.u.，U=9.8V=0.98p.u.,P=9.6W=0.96p.u.量測方程：Z1=x+v1Z2=Rx+v2Z3=Rx2+v3狀態(tài)量x為電流I最小二乘法（LS）的基本原理例2UniversityofSouthChinapage8UniversityofSouthChinapage92023/9/13最小二乘法（LS）的基本原理令目標(biāo)函數(shù)：

Min.J(x)=(1.05-x)2+(0.98-x)2+(0.96-x2)2UniversityofSouthChinapage9UniversityofSouthChinapage102023/9/13最小二乘法（LS）的基本原理狀態(tài)的估計(jì)值x=0.9917量測的估計(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量測容余度提高后，電流量測的估計(jì)誤差：真值量測值誤差估計(jì)值誤差估計(jì)值誤差１１.050.051.0150.0150.9917-0.0083

例１例２UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage112023/9/13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UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage122023/9/13加權(quán)最小二乘估計(jì)加權(quán)最小二乘法（WLS）UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage132023/9/13利用狀態(tài)估計(jì)減少誤差電氣量電流I(誤差)直接測量值0.05A非加權(quán)估計(jì)0.015A加權(quán)估計(jì)0.0103A例中設(shè)真值為I=1A，U=10V，P=10WUniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage142023/9/13三、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)變量選取各母線電壓幅值和相位

測量量選取母線注入功率、支路功率和母線電壓數(shù)值狀態(tài)估計(jì)的目標(biāo)函數(shù)基本加權(quán)最小二乘法狀態(tài)估計(jì)的迭代修正公式UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage152023/9/13Newton法解非線性方程組問題一般非線性方程f(x)=0疊代格式

雅可比矩陣x0x1x2x3f(x)xyf(x0)Δx=-f(x0)/UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage162023/9/13狀態(tài)估計(jì)※求解※目標(biāo)函數(shù)量測Jacobian矩陣Markov估計(jì)UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage172023/9/13狀態(tài)估計(jì)※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：UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage182023/9/13狀態(tài)估計(jì)包含量測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，儀表精度等信息信息矩陣估計(jì)誤差:估計(jì)誤差期望值:估計(jì)誤差方差:一般來說，測點(diǎn)越多，越小，估計(jì)精度越高UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage192023/9/13狀態(tài)估計(jì)根據(jù)不同的量測類型，分別寫出量測函數(shù)h(x)，然后求導(dǎo)量測類型分：線路有功、無功、電流，變壓器有功、無功、電流母線電壓、注入有功、無功、電流量測Jacobian矩陣UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage202023/9/13H矩陣的求取舉例－線路潮流12UniversityofSouthChinapage2UniversityofSouthChinapage212023/9/13H矩陣的求取舉例12UniversityofSouthChinapage2UniversityofSouthChinapage222023/9/13H矩陣的求取舉例12UniversityofSouthChinapage2UniversityofSouthChinapage232023/9/13H矩陣的求取舉例P12Q12m:量測個(gè)數(shù)k=2*n,母線節(jié)點(diǎn)數(shù)UniversityofSouthChinapage2UniversityofSouthChinapage242023/9/13狀態(tài)估計(jì)計(jì)算流程UniversityofSouthChinapage2UniversityofSouthChinapage252023/9/13從狀態(tài)估計(jì)到潮流計(jì)算若H可逆，則：從狀態(tài)估計(jì)迭代公式得出了潮流計(jì)算的迭代公式UniversityofSouthChinapage2UniversityofSouthChinapage262023/9/13狀態(tài)估計(jì)與潮流計(jì)算的關(guān)系潮流計(jì)算是狀態(tài)估計(jì)的一個(gè)特例狀態(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合潮流計(jì)算用于無冗余矛盾方程的場合在線應(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，由狀態(tài)估計(jì)提供經(jīng)過加工處理過的熟數(shù)據(jù)，作為潮流計(jì)算的原始數(shù)據(jù)UniversityofSouthChinapage2UniversityofSouthChinapage272023/9/13電