講電力系統(tǒng)調(diào)度自動化

第十三講電力系統(tǒng)調(diào)度自動化（2）主講人：郭春林

NorthChinaElectricPowerUniversitypage22024/1/8電力系統(tǒng)狀態(tài)估計NorthChinaElectricPowerUniversitypage32024/1/8一、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計的必要性調(diào)度自動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RTUNorthChinaElectricPowerUniversitypage42024/1/8一、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計的必要性（2）上傳數(shù)據(jù)不精確數(shù)據(jù)采集和傳送的每一個環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生誤差NorthChinaElectricPowerUniversitypage52024/1/8一、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計的必要性（3）受干擾時會出現(xiàn)錯誤數(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)個別錯誤數(shù)據(jù)。NorthChinaElectricPowerUniversitypage62024/1/8AV10伏10歐哪個對？例1：已知電阻10歐姆，V=9.8伏，I=1.05A，確定估計電流。二、狀態(tài)估計的基本原理NorthChinaElectricPowerUniversitypage72024/1/8最小二乘法（LS）的基本原理采用最小二乘法（LS）NorthChinaElectricPowerUniversitypage82024/1/8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2NorthChinaElectricPowerUniversitypage92024/1/8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)2NorthChinaElectricPowerUniversitypage102024/1/8最小二乘法（LS）的基本原理狀態(tài)的估計值x=0.9917量測的估計值：

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，電流量測的估計誤差：真值量測值誤差估計值誤差估計值誤差１１.050.051.0150.0150.9917-0.0083

例１例２NorthChinaElectricPowerUniversitypage112024/1/8加權(quán)最小二乘估計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，以提高估計精度NorthChinaElectricPowerUniversitypage122024/1/8加權(quán)最小二乘估計加權(quán)最小二乘法（WLS）NorthChinaElectricPowerUniversitypage132024/1/8利用狀態(tài)估計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0.015A加權(quán)估計0.0103A例中設(shè)真值為I=1A，U=10V，P=10WNorthChinaElectricPowerUniversitypage142024/1/8三、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計狀態(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)估計的目標(biāo)函數(shù)基本加權(quán)最小二乘法狀態(tài)估計的迭代修正公式NorthChinaElectricPowerUniversitypage152024/1/8Newton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)/NorthChinaElectricPowerUniversitypage162024/1/8狀態(tài)估計※求解※目標(biāo)函數(shù)量測Jacobian矩陣Markov估計NorthChinaElectricPowerUniversitypage172024/1/8狀態(tài)估計※用牛頓法求解在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：NorthChinaElectricPowerUniversitypage182024/1/8狀態(tài)估計包含量測系統(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誤差:估計誤差期望值:估計誤差方差:一般來說，測點越多，越小，估計精度越高NorthChinaElectricPowerUniversitypage192024/1/8狀態(tài)估計根據(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NorthChinaElectricPowerUniversitypage202024/1/8H矩陣的求取舉例－線路潮流12NorthChinaElectricPowerUniversitypage212024/1/8H矩陣的求取舉例12NorthChinaElectricPowerUniversitypage222024/1/8H矩陣的求取舉例12NorthChinaElectricPowerUniversitypage232024/1/8H矩陣的求取舉例P12Q12m:量測個數(shù)k=2*n,母線節(jié)點數(shù)NorthChinaElectricPowerUniversitypage242024/1/8狀態(tài)估計計算流程NorthChinaElectricPowerUniversitypage252024/1/8從狀態(tài)估計到潮流計算若H可逆，則：從狀態(tài)估計迭代公式得出了潮流計算的迭代公式NorthChinaElectricPowerUniversitypage262024/1/8狀態(tài)估計與潮流計算的關(guān)系潮流計算是狀態(tài)估計的一個特例狀態(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潮流計算用于無冗余矛盾方程的場合在線應(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)估計提供經(jīng)過加工處理過的熟數(shù)據(jù)，作為潮流計算的原始數(shù)據(jù)NorthChinaElectricPowerUniversit