电网谐波源定位方法仿真与分析

电网谐波问题将会给电力系统稳定带来极大的危害,因此文章结合配电网的运行状况与实际情况,在现有 谐波源定位方法和谐波状态估计法的基础上,提出了谐波电压状态估计的谐波源定位法.通过状态估计,得到配电网 全部节点的电压状态,然后依据节点谐波注入的量测方程,估计出节点的谐波注入电流,从而确定谐波源的所在的地 方.并在IEEE-13测试系统上完成 MATLB仿真,通过仿真与分析,最终验证该方法的有效性。     

基于最大后验估计的谐波源定位

在建立电网的谐波量测方程后,通过参数辨识算法估计节点谐波电流以定位谐波源,但受量测装置数和量测噪声的制约,传统参数辨识算法定位效果欠佳。本文提出一种基于最大后验估计的参数辨识算法来估计谐波电流。首先在确保量测方程能观性的前提下减少量测装置的数量,其次根据量测方程的线性关系与谐波源稀疏分布的先验知识建立谐波电流的后验概率密度函数,最后采用最大期望估计算法最大化该后验概率密度函数从而辨识谐波电流。采用Matlab软件仿真了含谐波源的IEEE33节点的系统,分析了谐波源数、量测装置数、量测噪声对算法准确度的影响,验证了本文方法的准确性和鲁棒性。     

基于相量量测的电力系统谐波状态估计算法的研究

基于相量量测单元的电力系统谐波状态估计技术,可选取电力网络的节点谐波电压为状态量,支路电流、节点注入电流和节点电压相量为量测量,从而使谐波状态方程成为线性方程.本文根据这个特点,再结合量测方案的不同情况,提出了在冗余量测和基本量测时,采用便于工程实际应用的乔累斯基算法来求解线性谐波状态方程,其计算量只是高斯消元法的一半,且不用考虑选主元,大大减少了计算的时间;在量测矩阵欠定时,采用奇异值分解算法,不仅可以为欠定的状态方程提供稳定的最小二乘解,而且该算法本身具有可观性分析的功能,不需要采用其它算法进行可观性分析,从而极大地简化了谐波状态估计分析的难度.最后通过仿真程序验证了这两种算法在谐波状态估计求解问题中的有效性和可靠性.     

基于改进生成对抗网络的谐波状态估计方法

传统的基于最小二乘法的谐波状态估计受到量测装置少、精确的谐波阻抗获取难、网络拓扑结构复杂以及电网运行方式变化等因素的限制,造成量测方程欠定、系统非全局可观以及节点间耦合关系难以准确提取等问题。文中提出了一种基于改进生成对抗网络的谐波状态估计方法。该方法基于pix2pix谐波状态估计网络拟合监测节点与目标节点间的耦合关系,利用采集的历史谐波数据,对模型进行批量训练,通过训练之后的生成网络估算目标节点谐波电流、谐波电压幅值,实现基于数据驱动的谐波状态估计。在加噪环境下对模型进行测试,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

计及PMU电压和电流量测量的三相状态估计的研究

基于GPS的同步相量测量单元（PMU）是一种新型的高精度测量装置,能够测量母线电压相量和支路电流相量.提出了基于PMU母线电压量测和支路电流量测的三相状态估计模型,在谐波测量中采用高精度FFT算法,有效地提高了测量精度.提出的基于PMU量测的三相状态估计和谐波状态估计可以从根本上解决电力系统电压、电流非纯正弦和三相不平衡所带来的误差影响,提高了状态估计精度和稳定性,最后讨论了对该算法的评估方法.     

一种谐波阻抗未知条件下的谐波源定位方法

针对谐波阻抗难以准确获取的情况,提出种谐波阻抗未知条件下的谐波源定位方法。通过可观性分析及象征导纳矩阵,得到量测配置点。将谐波电压作为量测量,采用独立分量分析算法对谐波电流进行估计。通过次序辨识算法解决谐波源电流估计的序列问题,且根据目标函数小值的寻优,对谐波源位置进行定位。为验证提出方法的有效性,在IEEE-14节点系统上进行了仿真测试,通过方差、相关系数2个评价指标得知,提出的方法能对谐波源进行准确估计和定位。     

基于改进稀疏表示法的谐波源定位

针对谐波源随机分布及非谐波源节点存在干扰电流的状况,提出基于改进稀疏表示法的谐波源定位。通过稀疏表示将最小二乘建立的谐波状态估计量测方程转化为线性优化问题,并对量测节点的选择进行调整,进而根据谐波注入电流估计结果判断谐波源的位置。在IEEE 123节点模型的基础上,将其与基于最小二乘法及稀疏表示法的谐波源定位进行对比。结果表明,所提出的方法具有定位准确、抗干扰能力强的优点。     

基于改进稀疏表示法的谐波源定位

针对谐波源随机分布及非谐波源节点存在干扰电流的状况,提出基于改进稀疏表示法的谐波源定位。通过稀疏表示将最小二乘建立的谐波状态估计量测方程转化为线性优化问题,并对量测节点的选择进行调整,进而根据谐波注入电流估计结果判断谐波源的位置。在IEEE 123节点模型的基础上,将其与基于最小二乘法及稀疏表示法的谐波源定位进行对比。结果表明,所提出的方法具有定位准确、抗干扰能力强的优点。     

考虑误差影响的两阶段谐波源定位方法

针对基于谐波状态估计的谐波源定位方法所需量测点较多的状况,提出一种两阶段谐波源定位方法。首先,采用一种考虑量测误差的改进独立分量分析算法,进行初次谐波源筛选;然后,根据筛选结果,综合考虑量测和参数误差对谐波状态估计的影响,采用总体最小二乘算法估计可疑节点的谐波注入电流,进而实现谐波源的准确定位;最后,采用IEEE14节点系统,以失效率、均方根误差平均值及最小量测点数为评价指标,验证了本文方法的有效性。     

基于广域测量系统的状态估计研究综述

广域测量系统（WAMS）的逐步发展给电力系统在线分析方法提供了一个新思路。针对WAMS测量精度高、具有同步相量测量功能以及数据传输快等特点，分别从引入高精度节点电压相量量测的状态估计算法、引入高精度支路电流相量量测的算法、引入全部WAMS量测的算法以及其他与WAMS状态估计相关的问题等4个方面，介绍了目前引入WAMS量测的各种状态估计算法；并详细分析了各种算法的优缺点和适用范围，从工程应用出发研究其可行性，对部分算法给出了改进措施。讨论了WAMS的不良数据检测与辨识问题、相量测量装置（PMU）的最优配置问题以及基于PMU的动态状态估计和谐波状态估计等与WAMS状态估计相关的其他问题。     

基于混合量测的电力系统状态估计混合算法

研究了相量量测装置(PMU)相量量测和监控与数据采集(SCADA)量测混合使用时的数据匹配问题,提出了利用状态量转换预测得到预报系统状态和预报节点注入电流向量的方法。在此基础上,提出了应用PMU实时相量量测和预报节点注入电流向量的线性静态状态估计算法,以及应用PMU实时相量量测和预报系统状态的线性动态状态估计算法。文中将这2种算法与传统状态估计算法相结合,组成了状态估计混合算法,保证了状态估计的计算精度。该混合算法有效减少了状态估计的计算时间,对PMU的量测配置也没有严格的要求,具有很好的通用性。最后采用IEEE30节点系统对该方法进行了验证。     

基于智能电表量测的三相四线制配网抗差估计

在高级量测体系环境下,为提高配网状态估计性能,提出一种三相四线制配网的抗差状态估计方法。该方法完全采用智能电表量测的实际三相电压电流幅值和功率实时量测,以三相四线制配网节点注入电流方程为基础,建立指数加权最小二乘抗差估计模型。模型中将零注入功率方程同时作为虚拟量测方程和等式约束,目标函数中采用标准化残差的指数型权函数,以改善状态估计的收敛性和抗差性;而且该模型不存在系统中性点电位均为零和电源端点三相电压对称且已知的假设条件。最后,IEEE13节点修正系统的仿真结果表明,提出模型方法的估计结果精度高,且具有良好的收敛性和抗差性。     

基于预测残差的配电网三相状态估计

为了提高配电网状态估计的计算精度和计算速度,针对常规抗差状态估计算法迭代次数较多的特点,给出了一种以节点电压为状态量,基于预测残差的配电网三相抗差状态估计方法。利用了配电网中各种类型的量测,通过对节点电压和支路电流的相位变换,以及对电流幅值量测进行的等效量测变换,实现了整个雅可比矩阵的常数化,在迭代过程中保持不变,降低了计算量。基于预测残差的信息设置抗差状态估计中的等价权,避免了常规抗差状态估计算法对等价权修正中不必要的多次迭代,提高了收敛速度。算例分析表明,所提的算法抗差能力强、计算速度快、数值稳定性和鲁棒性较好。     

基于改进潮流算法的非满量测配电网短路电流计算

配电网节点数目多且量测配置不足,导致其短路电流计算存在困难,为此,提出基于改进潮流算法的非满量测配电网短路电流计算方法。算法利用量测电压初始化节点的电压,并引入负荷静态电压特性模型,对节点电压进行前推回代运算,得出配电系统正常运行时的节点电压。在此基础上,根据短路故障的类型,建立故障状态下系统的节点电压方程,解方程得出短路电流。通过15节点系统的算例,得出4类故障的短路电流计算值均与Matlab仿真结果相近,证明了该计算方法的可行性和有效性。     

解耦变换模式下智能配电网快速状态估计算法

提出一种解耦变换模式下的智能配电网快速状态估计算法,基于修正功率解耦思想,将配电网中支路功率量测、负荷量测、虚拟伪量测、电流幅值量测解耦变换表达。进一步对解耦变换后的功率量测和电流幅值量测作保留非线性变换,使得量测方程线性化,从而简化迭代求解。该文算法以网络节点电压幅值、相角对其初值的变化量为状态变量,利用配电网中多种量测,将功率量测解耦迭代表达,求解规模降低,同时适用于含新能源接入的不同阻抗比配电网络。变换后量测雅克比矩阵常数化,状态估计中无需重复计算,进一步提高求解速度。通过标准测试系统和实际配电系统算例分析,从估计正确性、算法收敛情况、计算时间三方面验证该方法实用性。     

基于相量量测的电力系统线性状态估计

分析了相量量测装置的量测误差情况,指出了相量量测参与状态估计计算的必要性。在完全使用相量量测的情况下,给出了基于直角坐标系的实数形式的电力系统线性量测方程和相应的线性静态状态估计算法。对负荷预报加潮流计算的系统状态预报方法进行改进,通过对误差协方差阵计算公式的推导与简化,提出了新的预报误差协方差阵计算公式,并将其与线性量测方程相结合,提出了基于相量量测的线性动态状态估计算法。最后讨论了线性状态估计算法的使用条件,并采用IEEE30节点系统对提出的算法进行了验证。     

基于可观性量测和梯度投影算法的谐波源定位

考虑量测配置的经济性和谐波源分布的稀疏性,提出一种基于可观性量测和梯度投影算法的谐波源定位方法。首先对电力系统网络拓扑结构的可观性进行分析,使嫌疑谐波源区域的量测配置达到可观;在此基础上,以支路谐波电流为量测量、节点注入谐波电流为状态量,采用梯度投影法实现了量测方程欠定条件下的谐波源定位。在IEEE 123节点系统上验证了提出方法的有效性,并将提出的方法与基于最小二乘法的谐波源定位做了对比。仿真结果表明,提出的方法能精确定位谐波源,且具有适应性好、抗干扰能力强的优点。     

基于相量量测的电力系统线性状态估计

分析了相量量测装置的量测误差情况，指出了相量量测参与状态估计计算的必要性。在完全使用相量量测的情况下，给出了基于直角坐标系的实数形式的电力系统线性量测方程和相应的线性静态状态估计算法。对负荷预报加潮流计算的系统状态预报方法进行改进，通过对误差协方差阵计算公式的推导与简化，提出了新的预报误差协方差阵计算公式，并将其与线性量测方程相结合，提出了基于相量量测的线性动态状态估计算法。最后讨论了线性状态估计算法的使用条件，并采用IEEE 30节点系统对提出的算法进行了验证。     

一种谐波量测点优化配置的两阶段算法

考虑实际系统中某些节点安装谐波量测装置的困难性、经济性以及谐波状态估计的准确性等问题,提出一种两阶段谐波量测点优化配置算法.第一阶段在保证电力系统谐波状态完全可观的前提下,以谐波量测装置数量最少为目标,运用改进二进制粒子群优化算法得到多组可行方案,针对二进制粒子群优化算法易陷于局部最优且收敛速度较慢的不足,结合谐波量测配置规则提出了两个粒子更新机制.第二阶段在第一阶段所得多组可行配置方案基础上,考虑估计精度和经济性确定一组最具有工程监测意义的配置方案.最后,采用IEEE14节点系统和IEEE30节点系统算例对所提方法进行了验证.     

基于遗传算法的PMU配置对谐波状态估计质量影响的研究

谐波状态估计的质量是PMU配置数量和安装地点的函数.研究PMU配置对谐波状态估计质量的影响,建立量测方程,并应用最小二乘法求解谐波状态估计的量测方程.建立了综合考虑量测配置PMU投资和状态估计误差的加权数学模型,并应用遗传算法求解加权数学模型,通过对最优代PMU配置方案的分析,给出了不同数目和位置的PMU对谐波状态估计误差和系统可观性的影响规律.利用Matlab搭建了配电网的仿真模型,获得了研究所需的原始数据,仿真算例验证了算法的有效性.