電力系統(tǒng)中的狀態(tài)估計的實現(xiàn)范文
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狀態(tài)估計使用的量測包括兩類：狀態(tài)量量測和模擬量量測。狀態(tài)量量測信息包括斷開和閉合兩種，模擬量量測分為電壓、有功、無功功率、分接頭檔位四種。其中電流量測不能直接使用，需要轉(zhuǎn)化為功率量測才能使用。狀態(tài)量量測：包括斷路器的狀態(tài)信息和隔離開關(guān)的狀態(tài)信息。不能得到實時信息時，應(yīng)進行及時的人工維護。模擬量量測：包括發(fā)電機，線路，旁路斷路器的有功功率、無功功率量測；一端有量測的兩卷變壓器有功功率和無功功率量測；變壓器分接頭檔位量測；兩端有量測的三卷變壓器高、中、低三側(cè)有功功率和無功功率量測；發(fā)電廠，變電站等各母線電壓量測；負荷有功、無功功率量測，如果負荷無量測值，則提供模型值；電容器，電抗器的無功功率量測。
2狀態(tài)估計的實現(xiàn)
傳統(tǒng)的狀態(tài)估計算法有最小二乘法、快速分解法、正交化法和混合法等，目前應(yīng)用最多的方法是最小二乘法。要得到狀態(tài)估計使用的實時量測數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)狀態(tài)估計的各種功能需要完成以下步驟：（1）定義電網(wǎng)模型及實時數(shù)據(jù)的輸入輸出接口，實現(xiàn)輸入輸出功能。電網(wǎng)模型包含了系統(tǒng)中所有的設(shè)備對象、量測對象等和狀態(tài)估計計算相關(guān)的電網(wǎng)信息（。2）按導(dǎo)入的電網(wǎng)模型中定義的網(wǎng)絡(luò)元件互連關(guān)系和當(dāng)前的開關(guān)刀閘狀態(tài)判別電網(wǎng)實時接線方式，進行網(wǎng)絡(luò)拓撲（。3）根據(jù)已知的系統(tǒng)量測信息，導(dǎo)入電網(wǎng)模型信息以及網(wǎng)絡(luò)拓撲后的系統(tǒng)狀態(tài)，進行狀態(tài)估計計算并輸出結(jié)果。
2.1輸入輸出接口的實現(xiàn)輸入的數(shù)據(jù)主要包括電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)，是狀態(tài)估計所需要的數(shù)據(jù)。狀態(tài)估計運行后得到的結(jié)果作為輸出數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)輸出功能針對的不僅僅是SCADA／EMS系統(tǒng)，任意應(yīng)用系統(tǒng)都可以通過接口獲取數(shù)據(jù)。EMS可以提供完善的電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)。且電網(wǎng)模型可采用CIM的XML接口一次性導(dǎo)入到程序中。實時數(shù)據(jù)包括各種量測值等主要來自于SCADA。為實現(xiàn)和狀態(tài)估計軟件之間數(shù)據(jù)的輸入輸出功能，建立了三種類型的接口：XML接口、CIS接口以及專用數(shù)據(jù)庫接口。XML接口與不同的系統(tǒng)連接，可以用XML文件作為載體得到實時數(shù)據(jù)，安全性好，CIS接口采用組件技術(shù)，更加靈活且速度快，符合發(fā)展的趨勢。專用數(shù)據(jù)庫接口實現(xiàn)直接對數(shù)據(jù)庫的訪問，速度快。用戶可以根據(jù)自己的實際需求和現(xiàn)實情況來選擇恰當(dāng)可行的接口方式。由于三種類型的接口在各方面都有相似性，因此，可以定義一個數(shù)據(jù)輸入類作為他們的父類。三個接口類繼承數(shù)據(jù)輸入類的屬性，并有自己獨有的屬性，實現(xiàn)電網(wǎng)模型、實時數(shù)據(jù)和運行結(jié)果數(shù)據(jù)的輸入輸出功能。
2.2網(wǎng)絡(luò)拓撲的實現(xiàn)拓撲模型表述了狀態(tài)估計所需的設(shè)備是如何連接在一起的。拓撲模型主要由連接節(jié)點類、拓撲節(jié)點類、拓撲島類組成。連接節(jié)點是這樣的一些點，在這些點上導(dǎo)電設(shè)備的端點通過零阻抗連接在一起。拓撲節(jié)點是指在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下通過閉合開關(guān)連接在一起的一組連結(jié)節(jié)點，它能夠隨著當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)(即開關(guān)、斷路器等改變狀態(tài))的變化而變化。拓撲島則是網(wǎng)絡(luò)的一個電氣連接的子集，它會隨著當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)(即隔離開關(guān)、斷路器等改變狀態(tài))的變化而變化。
2.3狀態(tài)估計模型的實現(xiàn)狀態(tài)估計可分為以下四個步驟：（1）假定數(shù)學(xué)模型。假定在沒有結(jié)構(gòu)誤差、參數(shù)誤差和不良數(shù)據(jù)的條件下，建立各項數(shù)據(jù)間的物理表達式。然后再確定狀態(tài)估計所用的數(shù)學(xué)方法。在這里采用最小二乘法，最小二乘法定義目標(biāo)函數(shù)為實際量測值與設(shè)定的數(shù)學(xué)模型計算出來的對應(yīng)值之差的平方和，當(dāng)其值最小時，求得的狀態(tài)估計值即為最佳估計值。（2）狀態(tài)估計計算。根據(jù)所選定的數(shù)學(xué)方法，計算出使殘差最小的狀態(tài)估計值。（3）檢測。檢查是否有不良測量值混入或有結(jié)構(gòu)錯誤信息。如果沒有，此次狀態(tài)估計即完成，否則，執(zhí)行第四步。（4）辨識。用于確定具體的不良數(shù)據(jù)或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)錯誤信息的過程。在修正或刪除不良數(shù)據(jù)后，重新進行狀態(tài)估計計算，反復(fù)迭代估計，直到所有的不良數(shù)據(jù)都消失為止。由于量測值存在測量誤差，所以在狀態(tài)估計前要進行一定的處理，包括前置濾波和極限值的檢查。通過這些處理可以提高狀態(tài)估計的精確度和速度。
3總結(jié)
本文通過對狀態(tài)估計各方面的分析，提出了一種狀態(tài)估計的實現(xiàn)過程。并對輸入輸出接口的實現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)拓撲的實現(xiàn)以及狀態(tài)估計模型的實現(xiàn)做了詳細設(shè)計，能更好的應(yīng)用于潮流計算，使?fàn)顟B(tài)估計的功能更加完善。
作者：盧芳王曉梅 盧興旺劉長峰單位：國網(wǎng)日照供電公司
