專利名稱：一種分布式電力系統狀態估計方法
技術領域：
本發明涉及一種分布式電力系統狀態估計方法，屬于電力系統運行和控制技術領域。
背景技術：
隨著智能電網技術不斷發展和大量分布式發電(Distributed Generation,簡稱DG)的接入,對能量管理系統(Energy Manage System, EMS)提出了新的要求。能量管理系統是以計算機為基礎的現代電力調度自動化系統，其帶來的最根本的改變就是由傳統經驗 型調度上升到分析型調度，從而提高了電力系統運行的安全性和經濟性。隨著電網規模的不斷擴大，以及大量分布式電源和新能源接入電網，電力系統的結構和運行方式日趨復雜，電力系統調度中心的自動化水平也需要逐步由低級向高級發展，因此EMS得到了廣泛的應用，同時也給EMS帶來了新的挑戰。狀態估計軟件是EMS的核心軟件，它為其他高級應用軟件提供了一個可靠而完整的電力系統實時數據庫，被譽為應用軟件的“心臟”，因此狀態估計是電力系統運行、控制和安全評估等方面的基礎。狀態估計是EMS的重要組成部分，其結果直接影響電網調度的智能化分析與決策，它是遠動裝置與數據庫之間的重要一環。在這里，要對電網中DG自身的運行狀態進行監視，是保證分布式電力系統安全穩定運行基礎，然而要獲取它們準確的運行狀態，那就必須要求對狀態估計的功能進行完善，同時也要求狀態估計根據電網的發展而不斷的提高。現有分布式電力系統狀態估計方法是將DG看做負荷處理，未考慮DG的類型、模型及自身狀態變量，即只把DG看做一般的負荷節點，只會估計出節點的電壓幅值U和相角0，而無法得到DG自身的運行狀態，也無法區分DG的類型等特征。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術不足，提供一種分布式電力系統狀態估計方法，該方法充分考慮DG自身運行特點，建立了考慮DG特性的分布式電力系統狀態估計模型，不僅可以得到電網中各節點的實時準確的運行狀態，還可以得到DG的實時準確的運行狀態。本發明具體采用以下技術方案解決上述技術問題。一種分布式電力系統狀態估計方法，通過對以下分布式電力系統狀態估計模型求解，估計出分布式電力系統狀態量的值minj (X) = [z~h (x) ] tR-1 [z~h (x)]式中，z為實時量測量，包括電壓幅值、發電機有功功率、發電機無功功率、風機有功功率、風機無功功率、光伏有功功率、光伏無功功率、負荷有功功率、負荷無功功率、線路首端有功功率、線路首端無功功率、線路末端有功功率以及線路末端無功功率；狀態量X=
T，其中0和U分別為電網中各節點的相角、電壓幅值，s為風機發電模型中的滑差，M和a分別為光伏發電模型中的逆變器幅值調制比、相位調制角洱為以實時量測量的方差為對角元素的量測誤差對角陣；h(x)為量測方程，其中，風機注入功率量測方程如下
權利要求
1.一種分布式電力系統狀態估計方法，其特征在于，通過對以下分布式電力系統狀態估計模型求解，估計出分布式電力系統狀態量的值 minj (X) = [z-h (x) ] tR-1 [z-h (x)] 式中，z為實時量測量，包括電壓幅值、發電機有功功率、發電機無功功率、風機有功功率、風機無功功率、光伏有功功率、光伏無功功率、負荷有功功率、負荷無功功率、線路首端有功功率、線路首端無功功率、線路末端有功功率以及線路末端無功功率；狀態量X =
T，其中0和U分別為電網中各節點的相角、電壓幅值，s為風機發電模型中的滑差，M和a分別為光伏發電模型中的逆變器幅值調制比、相位調制角；R為以實時量測量的方差為對角元素的量測誤差對角陣；h(x)為量測方程，其中，風機注入功率量測方程如下 p _SRrU2 W s2{Xs+Xrf+R2rU2 s2U2(Xs+Xr) Xm s\Xs+Xrf+Rl 式中，Pw和Qw分別為風機發電的有功功率和無功功率;s為滑差；XS為定子繞組的電抗和\分別為轉子繞組電阻和電抗；Xm為勵磁繞組的電抗； 光伏注入功率量測方程如下 ^MNsNssVcell u uPpv = U —-cos(a - 0 - (P12)--Cosp12--Cosp23 Z12Z12Z23^MNsNssVcell uuQpv=U -sin(a-0-<pu) + — sin<pn + — sin<p23 Z\2Z12Z23 式中，Ppv和Qpv分別為光伏發電的有功功率和無功功率；VM11為光伏電池的電壓；NS為單個光伏模塊中光伏電池串聯的數量；Nss為串聯光伏模塊的數量;M和a分別為光伏發電模型中的逆變器幅值調制比、相位調制角'T^cpll，Z23^23，Z13、仍3分別為光伏發電模型等值電路中的AC Part的Y型電路轉換成的A型等值電路的等值阻抗幅值和相角。
2.如權利要求I所述分布式電力系統狀態估計方法，其特征在于，采用保留非線性法對所述分布式電力系統狀態估計模型進行求解，具體如下 步驟A、設定估計迭代次數初始值k = I ； 步驟B、根據所述狀態量x(k)，計算所需的Jacobian矩陣；其中含有狀態量s，M，a的分塊擴展Jacobian矩陣為丑(xw) = d^X>> (k),也即為 OX
3.如權利要求2所述分布式電力系統狀態估計方法，其特征在于，所述Jacobian矩陣和Hessian矩陣中的可變元素利用自動微分技術自動計算獲得。
全文摘要
本發明公開了一種分布式電力系統狀態估計方法。本發明建立了考慮DG特性的分布式電力系統狀態估計的模型，不僅可以得到電網中各節點的實時準確的運行狀態，還可以得到DG自身的實時準確的運行狀態；其次，將保留非線性法引入狀態估計中，避免了截斷誤差，可以使得狀態估計具有更高的計算精度，以及提高算法的迭代效率；最后，由于保留非線性法狀態估計中需要計算量測函數的Jacobian矩陣和Hessian矩陣，而手工計算數量巨大的微分函數和編寫微分代碼的工作量繁重，工作過于繁瑣且容易出錯，所以本發明還通過使用自動微分技術替代傳統的手工編寫微分代碼計算Jacobian矩陣和Hessian矩陣，減少了手寫代碼量，提高了程序的開發效率。
文檔編號H02J3/00GK102623993SQ20121010720
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月12日 優先權日2012年4月12日
發明者衛志農, 吳興揚, 孫國強, 孫永輝, 張偉, 楊雄, 袁陽, 陸子剛, 陳凡, 韋延方, 顏全椿 申請人:河海大學