配电网状态估计的量测配置

1.引言 要对配电系统进行分析决策,首先必须确定配电系统的运行状态。状态估计,也称实时网络状态分析,能够利用网络结构信息和实时量测信息估计出完整、一致和可信的系统状态,实时量测信息通常包括有功功率、无功功率、母线电压值和线路电流值。然而,目前的配电系统通常缺     

基于混合量测状态估计的配电网故障定位方法

微型相量测量单元(micro-phasor measurement unit, μPMU)为配电自动化的进一步升级提供了良好的量测基础,但现阶段电网中μPMU数量有限,难以满足传统配电网故障定位的需求。针对该问题,结合电网中μPMU与智能电表等量测设备,并基于虚拟节点的多重状态估计方法,提出了一种基于混合量测状态估计的故障定位方法。首先,通过等效变换将μPMU和智能电表的测量信息输入到故障状态估计器当中。然后,利用μPMU将网络划分为不同的区域。根据状态估计结果计算故障电流,缩小故障搜索区域以减少计算复杂度。为了识别区域内的故障位置,通过设置附加虚拟故障节点形成多种特定的故障拓扑结构并执行多重状态估计,计算出用于识别故障位置的加权测量残差指标,以确定故障位置。最后,在实时仿真系统(real-time digital simulation, RTDS)中进行仿真测试,结果表明所提方法在不同故障场景下均能准确有效地定位故障,且对量测误差具有较好的鲁棒性。     

配电网状态估计中的量测变换技术

分析了不同情况下状态估计算法中量测变换技术的应用情况，导出了量测变换的具体数学表达式和量测变换后各数据量权重的确定。文章分别对基于牛顿法的状态估计算法，以节点电压电流方程式为基础的状态估计算法及基于支路电流的配电网状况估计算法进行了比较，从文中分析可以看出，量测变换技术的应用虽提高了算法的运算速度但牺牲了估计精度。因此在应用量测变换技术时，须因地制宜，在速度和精度之间寻求平衡。     

基于混合量测的电力系统动态状态估计

针对目前广域量测量无法单独进行状态估计的问题,引入部分SCADA功率量测与广域量测一起构成混合量测系统,提出了基于混合量测的动态状态估计算法。该算法采用扩展卡尔曼滤波算法实现状态预测与滤波,并能利用精度高和短期更新的广域量测数据去提高状态滤波效果。仿真分析表明,当广域量测在混合量测数据所占比例逐渐增加以及广域量测更新周期缩短后,状态预测和滤波结果精度均会有明显提高。     

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。     

基于多分支电流混合量测的配电网三相状态估计

同步相量测量应用于配电网高级应用中是近年来的研究热点。针对配电网同步相量与智能电表的混合量测问题,提出一种以支路电流为状态变量的配电网状态估计方法。该方法在含分布式光伏接入的配电网中,将微型同步相量测量单元(Micro-Synchronous Phasor Measurement Unit,μPMU)和智能电表量测数据进行等效变换,实现异构数据支路电流幅值量测误差最小。首先,基于混合量测系统,推导三相量测方程模型。然后,运用加权最小二乘法实现了三相支路电流的状态估计。所提方法适用于三相不平衡、多分支电流量测的配电网。最后,通过对含分布式光伏的IEEE 37节点系统进行仿真,验证了方法的有效性。     

主动配电网中谐波对量测误差及其状态估计影响的仿真分析

针对主动配电网,构建了考虑谐波影响的量测系统模型,并分析了其对配电网状态估计影响。首先,介绍了主动配电网谐波源的电流源模型,并阐述了在MATLAB/Simulink仿真环境下构建谐波源模型的步骤。其次,建立了电压量测回路和电流量测回路的模型,详细介绍了各自电缆的频率特性,并根据现有的电子式电能表工作原理给出了功率量测的计算公式,建立了完整的量测系统,对量测误差进行了分析。最后,通过仿真并利用IEEE 13节点配电网络从电缆长度、谐波次数、非线性负荷等多个方面详细分析了各因素对配电网量测及状态估计的影响。     

基于深度神经网络伪量测建模的交直流混合配电网交替迭代法状态估计

当前配电网状态估计面临的一个突出问题是实时量测数量不足,难以实现全网可观性。为了给配电管理系统提供准确的基础数据,提出一种基于深度神经网络伪量测建模的交直流混合配电网交替迭代状态估计方法。首先,建立电压源换流器的稳态模型和混合配电网的实时量测模型;然后,利用历史量测数据对深度神经网络进行离线训练,建立负荷节点注入功率的伪量测模型;最后,对交流区域和直流区域进行交替迭代状态估计,在交替过程中区域间交换VSC支路状态量的估计值,保证了边界状态量的一致性。算例测试结果表明,所提方法能在实时量测覆盖率低的情况下,准确估计混合配电网的状态值。     

基于深度神经网络伪量测建模的交直流混合配电网交替迭代法状态估计

当前配电网状态估计面临的一个突出问题是实时量测数量不足,难以实现全网可观性。为了给配电管理系统提供准确的基础数据,提出一种基于深度神经网络伪量测建模的交直流混合配电网交替迭代状态估计方法。首先,建立电压源换流器的稳态模型和混合配电网的实时量测模型;然后,利用历史量测数据对深度神经网络进行离线训练,建立负荷节点注入功率的伪量测模型;最后,对交流区域和直流区域进行交替迭代状态估计,在交替过程中区域间交换VSC支路状态量的估计值,保证了边界状态量的一致性。算例测试结果表明,所提方法能在实时量测覆盖率低的情况下,准确估计混合配电网的状态值。     

基于多源异步量测的电力系统快速率状态估计*

为有效掌握电力系统实时运行中的状态趋势,提出一种基于多源异步量测的电力系统动态估计方法,解决多源数据融合时产生的采样频率异步问题,实现对电力系统快速、准确预测。首先,提出一种RTU下快速率EKF动态状态估计算法,缩短了状态更新周期。然后,为提高状态估计精度,引入PMU量测且采用自适应更新量测值的方法解决了不同时间尺度与量测精度的多源量测装置间量测数据难以融合的问题,建立了多源异步量测的电力系统动态状态估计算法,提高了算法的状态估计速度且改善了估计精度。最后,在MATLAB仿真平台中基于实际算例验证了该方法的准确性和优越性。     

配电网状态估计误差的电路表示方法

量测信息少、测量精度不足是影响配电网状态估计精度的重要问题。根据实时量测和伪量测数据的精度,判断配电网状态估计结果的误差范围,对配电网的运行和观测规划具有重要指导意义。现有的采用信息矩阵求逆的方法,物理意义不明确,难以分析各类型量测的作用。提出一种配电网状态估计误差的电路表示方法,将量测精度对配电网状态估计误差的影响用导纳电路表示,并用源强度和关联强度分析不同类型量测在状态估计中的作用。理论分析和算例验证表明,该方法可直观表示配电网状态估计的误差分布,确定各个量测对状态估计误差的影响,从而为配电网的运行规划提供指导。     

考虑分布式电源出力不确定性的主动配电网量测配置

分布式电源(DG)的接入及网络结构的变化,使得主动配电网(ADN)的状态估计及量测配置更加复杂。在考虑DG出力不确定性的基础上,建立了兼顾经济性和多种网络结构估计精度的多目标量测配置模型;以高斯混合模型(GMM)模拟DG出力的不确定性,并利用量测协方差矩阵的非对角元素表征DG间出力的相关性;基于层次分析法(AHP)确定量测配置费用和含环网的多种网络结构的目标权重,并利用贪婪算法确定ADN的量测配置方案。IEEE 33节点配电系统和119节点配电系统的仿真结果验证了文中方法的有效性和可行性。     

支持大规模电流量测的配网抗差状态估计方法

提出一种适用于以支路电流幅值量测为主的配网状态估计方法。该方法以支路首端功率和支路电流幅值的平方作为待求变量,从而简化了量测方程,可以方便考虑电流幅值量测且不需要做任何量测转换。所提出的方法可以综合利用电压幅值量测、功率量测和电流量测,且能够处理辐射电网、弱环网以及电缆线充电电容等情况。同时,分析该方法的可观测特性,表明新方法不需要增加量测配置的冗余度。最后,给出辐射状和弱环网的算例,以验证该方法的实用性。     

基于SUNDIALS的有源配电网随机动态仿真方法

随着分布式电源在配电网络中的渗透率不断提高及用电需求的日益增长,分布式电源及负荷具有的随机特性对配用电侧的安全可靠运行带来了新的挑战。为此,文中提出了一种考虑随机扰动影响的有源配电系统动态仿真方法。首先,根据分布式电源及负荷的随机特性,建立了光辐照度、风速、负荷波动的随机动态模型;其次,基于SUNDIALS提出了有源配电网随机动态仿真方法;最后,在中低压有源配电系统算例中进行了测试和验证。该方法与确定性仿真方法相比能够反映配电系统的不确定性,得到更真实的仿真结论。此外,利用SUNDIALS与并行计算策略,在满足了仿真数值精度的同时,提高了仿真效率。     

考虑不确定性的多阶段主动配电网规划模型研究

针对主动配电网(active distribution networks,ADN)规划方法未充分计及实际拓展影响因素多样性的缺点,提出一种考虑需求和分布式发电(distributed generation,DG)不确定性的多阶段规划方法。基于生物地理学优化算法,量化分析实际条件下电网运行的多种不确定因素对主动配电网的受迫影响及其经济代价,构建可综合反映主动配电网在不同约束条件下的系统扩容综合成本模型。提出加权多维寻优理论,设计基于生物地理学优化算法的多维拓展规划流程;利用精益化管理思想,根据伪动态规划法,获得多阶段配电网规划下的系统最佳拓展方案。算例分析结果表明,所提方法能够实现对主动配电网拓展规划的优化设计,有效提高实际运行条件下系统的经济性和可靠性。     

含柔性多状态开关的主动配电网有功-无功协调动态优化

多端柔性多状态开关(FDS)作为可实现功率实时调控的装置,有利于实现主动配电网的运行优化。文中基于FDS接入配电网的拓扑和运行数学模型,建立含FDS支路的配电网有功-无功协调动态优化运行模型:构建多时间尺度有功-无功调度架构,以最优网损和电压均衡为目标函数,并考虑计及系统安全和断面动作限制的运行约束条件。为提高多断面潮流模型的求解效率和松弛精度,提出针对二阶锥规划和非线性规划的模型求解优化方法,并利用求解工具集SCIP等算法包获取测试结果。最后,依托实际工程数据,在含三端FDS主动配电网系统中展开仿真测试,结果呈现了FDS接入对主动配电网电能质量改善、运行策略优化和潮流智能分配的积极影响,并验证了所述方法的寻优稳定性和计算高效性。     

含多类型分布式电源的主动配电网分布式三相状态估计

提出一种含多类型分布式电源(DG)的主动配电网分布式三相状态估计方法。首先,建立了DG并网的三相模型,将DG并网分为直接并网和经脉宽调制换流器并网两类。选取交流节点的电压、DG的运行状态为状态变量,采用加权最小二乘求解。对于未配置实时量测的DG,提出了一种添加伪量测的可行方案,以提高网络的可观测性。进一步,为提高主动配电网状态估计的计算效率与数值稳定性,提出一种扩展分区、将外网边界状态量估计值作为本区域伪量测的分布式状态估计方法。最后,实际的算例分析验证了所提方法的有效性。     

计及PMU的混合非线性状态估计新方法

提出一种将同步相量测量单元（PMU）的直接电压相量量测变换为间接支路电流量测,并与监控与数据采集（SCADA）量测量一起进行混合迭代的非线性状态估计方法。对构造等效电流修正量而带来的间接量测误差进行了详细和定量的分析,并对该混合估计算法的精度进行了定性分析和定量计算。理论分析和算例表明,该方法可以获得较高的估计精度,在收敛次数和滤波效果上也有所改进。     

基于Forney式因子图的主动配电网状态估计

实时准确的运行数据是实现主动配电网在线运行分析与智能化控制管理的基础。为了解决配电网实时量测不足带来的估计结果不理想的问题,依据通信领域的置信传播(BP)算法,提出一种基于Forney式因子图的主动配电网状态估计方法。考虑到具体用户量测的稀缺性及分布式电源运行时受气候影响的随机性,该方法首先通过历史负荷曲线获得先验分布,为配电网建立了统计学的计及光照辐射度及风速的Forney式因子图模型,然后利用BP算法全局推理变量节点及因子节点双向传递的本地置信度和状态信息,来获得各状态变量的边缘分布。通过对某地区11节点配电网系统和IEEE 33节点配电网系统进行仿真,表明了所述方法具有良好的实时性且在配电网实时量测不足的情况下也有较理想的估计结果。