本發明專利技術公開了一種考慮變壓器勵磁支路的電力系統狀態估計方法，對電力系統狀態估計的變壓器模型進行改進，在變壓器模型中考慮勵磁支路的電導和電納，不再把勵磁支路的功率損耗與變壓器原邊所連接節點上的負荷合并，以提高電力系統狀態估計的計算精度。采用這種變壓器模型后，與變壓器支路功率量測量相關的量測函數和雅可比矩陣元素的計算方法也要改變。本發明專利技術提出電力系統狀態估計軟件使用的變壓器模型中，包括等值電阻、等值漏電抗、勵磁電導、勵磁電納和變比參數，增加了勵磁電導和勵磁電納參數，可以提高電力系統狀態估計軟件的計算精度，對潮流計算等其他電力系統穩態分析軟件的計算精度沒有不良影響。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種電力系統的狀態估計方法，特別是一種考慮變壓器勵磁支路的電力系統狀態估計方法。
技術介紹
1、狀態估計是電力系統調度部門所使用的能量管理系統(ems)中的重要組成部分。隨著電網規模的逐年加大，電力系統的自動化水平也越來越高。為了保證電力系統安全經濟地運行，要求現代化的電力調度系統能準確、迅速、全面地掌握電力系統實際的運行狀態，用來分析當前系統的運行狀態，預測系統的運行趨勢，并能及時地對運行中發生的各種問題，提出處理方法，制定下一步的操作方案。
2、為了監視電力系統的運行狀態，在電力系統的各個廠站(發電廠和變電站)都裝設了測量單元來獲取各種電氣量的實時數據，這些被稱為量測數據的實時數據通過各種通信手段傳送到電網調度中心。由于量測數據存在一些問題，因此無法直接依據量測數據來判斷電力系統的狀態。量測數據有如下兩點不足：
3、(1)量測數據不全。量測數據并不包含電網的全部數據，僅采集了電網的部分數據。
4、(2)量測數據不準。電網調度中心得到的實時數據是通過傳感器、變換器等遠動裝置傳送進來的，數據采集、變換和通信每個環節都有誤差，并且存在不同程度的干擾，因而這些數據不是絕對可靠的，甚至存在很大的誤差。
5、由于存在以上不足，直接使用這些量測數據分析電力系統的狀態顯然是不可靠的，不能滿足電網調度的要求。量測數據不能直接使用，必須加工處理，補齊不足數據，剔除誤差很大的壞數據，估算出最接近于真實系統的最佳估計值，減少誤差影響，才能使用。這個加工處理的過程就是狀態估計。
>6、狀態估計最基本的分析方法就是基本加權最小二乘法，最小二乘法就是根據最小二乘準則使目標函數取得極小值。7、基本加權最小二乘法狀態估計的原理如下：
8、令電力系統量測方程組為：
9、z＝h(x)+v?(1)
10、式中，z為m維量測量向量；x為2n-1維狀態變量向量(由除參考節點電壓相角外各節點電壓幅值和電壓相角組成)；h(x)為m維量測函數向量，量測函數的計算值為量測量的估計值；v為m維量測誤差向量；n為電力系統節點個數；m為量測量個數。
11、量測量包括支路有功功率量測量、支路無功功率量測量、節點注入有功功率量測量、節點注入無功功率量測量和節點電壓幅值量測量。
12、給定了量測量z以后，需要尋找一組狀態變量x，使得加權殘差(殘差為量測量與量測估計值的差)平方和最小。
13、令目標函數為：
14、j(x)＝[z-h(x)]tr-1[z-h(x)]?(2)
15、式中，r-1為量測權重矩陣。
16、量測權重矩陣為對角陣，其對角元選擇為量測方差的倒數，即：
17、
18、式中，為第i個量測量的權重，為第i個量測量的方差。
19、最小二乘法就是要使得目標函數j(x)最小。由于h(x)是一組非線性函數，無法直接計算x，可以采用牛頓法迭代求解。
20、根據牛頓法，得到的狀態估計在值x(t)處的修正方程為：
21、ht(x(t))r-1h(x(t))δx＝ht(x(t))r-1[z-h(x(t))]???(4)
22、式中，是量測函數向量的雅可比矩陣h在x＝x(t)的值，維數為m×(2n-1)，上標t表示轉置；htr-1h稱為信息矩陣。
23、迭代公式如下：
24、δx(t)＝[ht(x(t))r-1h(x(t))]-1ht(x(t))r-1[z-h(x(t))]???(5)
25、x(t+1)＝x(t)+δx(t)???(6)
26、式中，上標(t)表示第t次迭代。
27、按式(5)和式(6)進行迭代修正，直到為止(ε為收斂精度)，這時得到的就是最佳估計值，使目標函數j(x(t))取得最小值。
28、電力系統狀態估計的支路功率量測量，包括輸電線路支路功率量測量和變壓器支路功率量測量。
29、電力系統中使用的變壓器大多數做成三相，容量特大的也有做成單相的，但使用時總是接成三相變壓器組?？紤]到電力系統三相對稱性，只需要計算單相(如a相)電氣量的值，其他兩相的計算結果可以由a相的計算結果直接得出。所以電力系統計算中的元件模型都采用單相模型。雙繞組變壓器的單相模型包含7個參數，分別為原邊繞組電阻r1、原邊繞組漏電抗x1、副邊繞組電阻r2、副邊繞組漏電抗x2、勵磁電導g0、勵磁電納b0和變比k，其中勵磁電納是感納，為負值。為計算方便，將勵磁支路前移到電源側，將變壓器二次繞組側的電阻和漏電抗折算到一次繞組側并和一次繞組的電阻和漏電抗合并，用等值電阻r和等值漏電抗x表示。變壓器的參數就變成了5個參數，即等值電阻r、等值漏電抗x、勵磁電導g0、勵磁電納b0和變比k，如圖4所示。變壓器的前四個參數可以根據短路損耗δps、短路電壓us％、空載損耗δp0、空載電流i0％計算得到。實際分析計算時通常把勵磁支路略去，或把勵磁支路的功率損耗與變壓器原邊所連接節點上的負荷合并，作為負荷的一部分，如圖5所示。如圖6所示為三繞組變壓器的等值電路。實際應用時，三繞組變壓器一般都是用3個雙繞組變壓器等值，其中第1繞組等值的雙繞組變壓器有勵磁支路，其他兩個繞組等值的雙繞組變壓器沒有勵磁支路。
30、變壓器支路功率的量測函數即是變壓器支路的支路功率，現有方法的變壓器支路的支路功率計算公式為：
31、
32、
33、
34、
35、式中，pij、qij分別為變壓器首端節點i流向末端節點j的有功功率和無功功率；pji、qji分別為變壓器末端節點j流向首端節點i的有功功率和無功功率；ui、uj分別為節點i和節點j的電壓幅值；θij＝θi-θj，θi和θj分別為節點i和節點j的電壓相角；k為變壓器的變比；g、b分別為變壓器支路的電導和電納；
36、變壓器支路的電導和電納g、b為：
37、
38、式中，r、x分別為變壓器的等值電阻和等值漏電抗。
39、如圖1所示，常規的基本加權最小二乘法狀態估計方法，包括以下步驟：
40、a、讀取網絡數據和量測數據。
41、b、電壓初始化，設置各節點電壓幅值為參考節點電壓幅值初始給定值，電壓相角為0。
42、c、形成節點導納矩陣。
43、d、設置迭代計數t＝0。
44、e、計算量測函數向量h(x(t))。
45、f、形成雅可比矩陣h(x(t))。
46、g、計算修正方程右端向量ht(x(t))r-1(z-h(x(t)))。
47、h、形成信息矩陣ht(x(t))r-1h(x(t))。
48、i、形成式(4)所示的狀態估計修正方程，解方程(4)求δx(t)，并求最大修正量|δxmax|。
49、j、判斷最大修正量|δxmax|是否小于收斂精度ε；如果小于本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種考慮變壓器勵磁支路的電力系統狀態估計方法，其特征在于：包括以下步驟：
【技術特征摘要】
1.一種考慮變壓器勵磁支路的電力系統狀...
【專利技術屬性】
技術研發人員：姚玉斌，車依航，劉明雨，杜劍偉，
申請(專利權)人：大連海事大學，
類型：發明
國別省市：
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