配电网状态估计算法综述
配电网运行状态综合评估的方法
配电网运行状态综合评估的方法摘要：随着人们的生活质量在不断的提高，对于用电的需求在不断的加大，配电网是是输电网和用户连接的重要环节，只有配电网正常运转，才能保证为用户提供持续、稳定的电力能源。
现阶段，我国普遍依据配电网的状况建立配电网评估指标体系，但是没有形成一个全面、完成统一的配电网运行状态评估体系。
文章就配电网运行状态综合评估方法进行了详细的讨论。
关键词：配电网运行状态；评估方法；研究引言配电网作为连接输电网和用户的重要环节，其运行状态的好坏直接影响着用户用电的可靠性和电能质量，与人民生活水平和国民经济发展息息相关。
与输电网相比，配电网的结构更加复杂，包含的设备数目更加庞大，自动化水平也相对较低，由此导致了配电网运行数据采集的困难，并且加大了配网运行状态评估的难度。
目前对电网运行状态的研究主要集中在输电网或高压配电网，还未延伸到中低压配电网。
对电力系统运行状态进行了详细的划分并给出了划分的依据和原则，但提出的评估指标适用于包含发电系统和输电系统的组合电力系统，而不适用于结构复杂的配电网；文献[2-4]则分别从变压器运行状态、架空输电线路运行状态和高压配电网无功运行状态给出了相应评估指标体系，但均未形成一套针对整个配电网运行状态评估的指标体系。
此外，现有的关于配电网评估的文献大多都是从规划的角度出发，评估配电网在一个较长时段内的经济性、安全性和可靠性等，其评估结果能为配电网规划改造提供有效的参考意见，却难以为配电网优化运行提供有效的指导。
1低压配电网运行状态的影响因素导致低压配电网运行状态差的影响因素有许多，主要可以归纳为3个方面。
第一方面，用电量快速增长，使变压器和线路难以达到需求；第二方面，设备运行状态差，如线路的绝缘老化会导致出现低电压，在用电高峰时因为线路线径较小，用户需求时电压质量达不到用户需求的标准，末端电压质量不能保证。
第三方面，大量单相负荷任意接到配电网中，负荷随时会产生波动，导致三相负荷严重不平衡，由此电压质量差。
状态估计算法说明
配电网状态估计的作用是充分利用量测数据，辅以历史负荷数据，利用数据的冗余性，通过一定方法计算出全网状态，剔除不良数据，补足缺乏量测，提高量测数据的一致性和精度，为其他配网高级应用软件提供全面可靠的数据。
该三相状态估计算法是通过对传统的输电系统的状态估计算法进展改良得到，主要采用加权最小二乘算法。
由于量测数据都有一定误差，该算法对量测做了局部简化假定：1〕随机量测噪声的均值为0；2〕量测误差平方的期望值服从标准差为σ的正态分布； 3〕不同量测之间互不相关。
在给定系统网络接线、支路参数和量测系统的条件下，设系统状态变量的个数为n ，量测量的个数为m ，那么反映量测量与系统状态变量之间关系的非线性量测方程可写为(4-1)式中，为量测量向量〔简称量测向量〕，，其中，为系统的第i 个量测量，；为状态变量向量〔简称状态向量〕，，其中，为系统的第i 个状态变量，；为非线性量测函数，描述了量测向量与状态向量之间的关系；为量测误差向量，，其中，为第i 个量测量的量测误差。
根本加权最小二乘状态估计法是以计算得到的状态变量的估计值所对应的量测估计值和量测值之差的加权平方和最小为目标准那么的估计方法。
它是许多状态估计算法的根底方法。
给定量测向量z 和量测方程式，可建立基于加权最小二乘法的系统状态估计的目标函数(4-2)式中，为量测权重矩阵，，其中，为第i 个量测量的权值。
假定量测误差向量服从高斯分布，那么，，其中，R 为量测误差协方差矩阵。
由于通常可假定各个量测误差之间相互独立，因而(4-3)()x =+z h v z 12[,,...,]Tm z z z =z i z 1,...i m =x 12[,,...]T n x x x =x i x 1,...i n =()h x z x v 12[,,...]T m v v v =v i v ()(())(())T J =--x z h x W z h x W 12[,,...]Tm w w w =W i w i z v ()=0E v ()=TE R vv 21222m R σσσ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦式中，为第i 个量测量的量测误差方差，i=1,2,…,m 。
（完整版）配电网可靠性评估算法的分类
（完整版）配电网可靠性评估算法的分类配电网供电可靠性的评估算法配电系统可靠性的评估方法是在系统可靠性评估方法的基础上,结合配电系统可靠性评估的特点而形成的。
配电系统可靠性评估的大致思路是根据配电系统中元件运行的历史数据评价元件的可靠性指标，根据网络的拓扑结构、潮流分析、保护之间的配合关系以及元件的可靠性指标评价各个负荷点可靠指标，最后综合各个负荷点的可靠性指标，得出配电系统的可靠性指标。
目前研究电力系统可靠性有两种基本方法：一种是解析法，另一种是模拟法。
一：解析法：用抽样的方法进行状态选择，最后用解析的方法进行指标计算。
（1）故障模式影响分析法：通过对系统中各元件可靠性数据的搜索，建立故障模式后果表，然后根据所规定的可靠性判据对系统的所有状态进行检验分析，找出各个故障模式及后果，查清其对系统的影响，求得负荷点的可靠性指标。
适用于简单的辐射型网络。
（2）基于最小路的分析法：是先分别求取每个负荷点的最小路，将非最小路上的元件故障对负荷点可靠性的影响，根据网络的实际情况，折算到相应的最小路的节点上，从而，对于每个负荷点，仅对其最小路上的元件与节点进行计算即可得到负荷点相应的可靠性指标。
算法考虑了分支线保护、隔离开关、分段断路器的影响，考虑了计划检修的影响，并且能够处理有无备用电源和有无备用变压器的情况。
（3）网络等值法：利用一个等效元件来代替一部分配电网络，并将那部分网络的可靠性等效到这个元件上，考虑这个元件可靠性对上下级馈线的影响，从而将复杂结构的配电网逐步简化成简单辐射状主馈线系统。
（4）分层评估算法：利用系统元件的可靠性数据与系统网络拓扑结构建立了系统的可靠性数学模型，在基于故障扩散的分层算法来进行系统的可靠性评估。
可快速算出可靠性指标并找出供电的薄弱环节。
（5）基于最小割集的分析法。
最小割集是一些元件的集合，当它们完全失效时，会导致系统失效。
最小割集法是将计算状态限制在最小割集内，避免计算系统的全部状态，大大节省了时间，并近似认为系统的失效度可以为各个最小割集的不可靠度的总和。
配电网状态估计-80页
4.1 概述
4 1 1 实时数据的误差和不良数据 4.1.1
① 首先要由量测器（电压互 感器和电流互感器）测得 电压和电流； ② 通过功率变换器将两者相 通过功率变换 将 者相 乘并变换到统一规格的信 号电压； ③ 再由模/数转换器化为数学 编码； ④ 由远动通道送到调度中心， 再通过接口进入计算机。 这些环节均有误差 并可能出 这些环节均有误差，并可能出 现故障或受到干扰，因此量测 值与其真实值总是有差异的 值与其真实值总是有差异的。
中国科学院
z h( x, p, s) v v p c b
4.1 概述
4 1 3 配电网状态估计问题的数学描述 4.1.3 3.配电网状态估计的量测方程 配电网状态估计的量测方程良数据辨识的量测模型： 包括不良数据辨识的量测模型
4.1 概述
4 1 1 实时数据的误差和不良数据 4.1.1
配电网调度中心接受到的不良数据的来源可能是： （1）量测与传送系统受到较大的随机干扰； （2）量测与传送系统出现的偶然故障； （3）配电网快速变化中各测点间的非同时量测； （4）系统正常操作或大干扰引起的过渡过程。
目前我国配电网中主要用微波和电力线载波通道传送数据，实测通 道的误码率在10-4~10-5之间。假设有一个200个测点、以30秒为周期的采 样系统 平均2.5~25分钟可能出现一个不良数据，那么一天可能接到到 样系统，平均 分钟可能出现 个不良数据 那么 天可能接到到 58~576个不良数据。
4 1 3 配电网状态估计问题的数学描述 4.1.3 1. 量测系统的数学描述
量测系统的数学描述包括量测值和量测设备两方面：
（1）量测值 z
包括对支路有功功率和无功功率、结点注入有功功率和无功功率及 结点电压值的量测，是m维矢量。 量测值的来源有两个方面： 实 绝大多数是通过遥测得到的实时数据； 也有一小部分是人工设置的数据。这些非遥测数据被称为伪量测 （ Pseudo Measurement）数据。它们可能是预报值或者通过电话询问得 到的数值。
电力系统状态估计研究综述
1 概述 500kV 桥曲乙线地处韶关高山地带， 特 别在 243#-273# 地段，对输电线路放线工作 的难度都是一种考验。此段基础高差平均在 25.56m、 最大基差为 152.0m;放线悬点高差平 均在 42.69m、 最大悬差为 209.4m； 放线区段 8 个耐张转角塔； 长为 10.323km/9 个耐张段， 导线上扬地方达七处， 一般上扬角在 8°～12°， 特殊上扬角在 32°～42°。 由于在放线过程中导 线会上扬，所以必须采取特殊的滑车悬挂法 解决导线上扬时的压线问题。 2 滑车悬挂方式及要求 按照导线放线规律， 首先人工展放 □13/ □15 引绳，在引绳展放及升空的过程中， 引 绳是下垂的， 而在引绳升空后和牵引 □28 引 悬挂 绳及导线时， 引绳/导线是上扬的。因此， 滑车时， 既要保证引绳下垂时能正常展放， 又 要保证引绳 /导线上扬时引绳 /导线能正常展 放。 经过测量计算，在导线上扬角包络角小 导线可以采用三个 5 轮放线滑车按 于 30°时， 倒三角布置解决上述问题。滑车布置示意图 当上扬角包络角小于 30°时用两 如图 1 示意。 个五轮滑车垂直布置解决上述问题。滑车布 置示意图如图 2 示。 滑车布置要求如下： 2.1 滑车间用∠100×10 角钢连接。上层 角钢长度宜和上层横担宽度一致，下层角钢
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配电网抗差状态估计研究综述
第9卷 第6期 新型工业化Vol. 9 No. 6基金项目: 贵州省科技创新人才团队项目（黔科合平台人才[2018]5615）作者简介: 石倩（1995–），女，硕士研究生，主要研究方向：电力系统运行分析；张叶贵（1994-），男，硕士研究生，主要研究方向：电力系统运行与控制。
文章编号：2095-6649(2019)06-0034-05配电网抗差状态估计研究综述石倩，张叶贵（贵州大学电气工程学院，贵州 贵阳 550025）摘要: 针对多类型的可再生能源发电、电动汽车等可控负荷以及大量智能终端规模化的接入配电网，使得配电网发生负荷突变和出现不良量测量数据，国内外学者提出了抗差状态估计。
传统的M 估计虽然具有抗差能力，但计算量大且不能抑制坏杠杆量测对状态估计的影响。
针对以上不足，综述了一些国内外配电网抗差状态估计新方法，各种新方法都在一定程度上提升的状态估计的抗差性能。
本文还对配电网抗差状态估计下一步的研究方向进行了展望。
关键词: 配电网；状态估计；抗差状态估计；抗差状态估计新方法中图分类号: TM711 文献标志码: A DOI ：10.19335/ki.2095-6649.2019.06.007本文著录格式：石倩，张叶贵. 配电网抗差状态估计研究综述[J]. 新型工业化，2019，9（6）：34 38A Review of Power System Robust State EstimationSHI Qian, ZHANG Ye-gui(College of Electrical Engineering, Guizhou University, Guiyang, Guizhou 550025)Abstract: Because of many types of controllable loads, such as renewable energy generation, electric vehicles, and many intel-ligent terminals are accessed to the distribution network in scale, which makes the distribution network load is abrupt and the meas-urement has bad data. So, robust state estimation was proposed by domestic and foreign scholars. Although traditional M-estimation does have robustness, which has large amount of calculation and can not inhibit the influence of bad leverage measurement on state estimation. According to the above deficiencies, some new robust state estimation methods for distribution networks are summarized. The robustness of state estimation is promoted to some extent by various new methods. The future research directions of robust state estimation for distribution network are prospected in this paper.Key words: Distribution network; State estimation; Robust state estimation; New robust state estimation methodsCitation: SHI Qian, ZHANG Ye-gui. A Review of Power System Robust State Estimation [J]. The Journal of New Industriali-zation, 2019, 9(6): 34-380 引言配电网状态估计是利用冗余的量测量来估计系统的最佳运行状态，对配电网运行状态的分析与控制具有重要作用[1-2]。
配电网状态估计算法综述
配 电 网状 态估 计 算 法综 述
许琼 ， 白云 ， 安静 宇
（ 西安 科 技 大 学 电控 学 院 ， 西 西 安 ７ ０ ５ ） 陕 １０， ＊
摘 要 ： 文章 介 绍 了配 电 网状 态 估 计 的 含 义 及其 研 究价 值 ， 其 经 典 算 法 进 行 分 类 并 分 析 ， 结 了 配 电 网状 态 估 计 对 总
的 研 究近 况 ， 出 了研 究 的方 向。 指
关 键 词 ： 电 网 ； 态估 计 ； 述 配 状 综
中 图分 类号 ：Ｍ７４ Ｔ ４
文 献 标识 码 ： Ａ
文章 编 号 ：０ ８— １９ ２ ０ ）２—０３ 一ｏ １０ ７ ０ （０ ８ ０ ０８ ３
ｌ引 言
近 年来 ， 随着社 会经济 的 高速发展 和用 电负荷 的迅猛 增长 ， 使得人 们对 配 电 网的供 电质量 和可靠性 提 出了更 高 的要 求 ， 是我 国 的配 电网长期存 在结 构不 合 理 、 备 陈 旧、 病 运 行 、 但 设 带 容量 不 足 、 电能 质量 不够理想 、 损耗 大 的现象 ， 约着 经济 的持续 稳定增 长 ， 制 随着我 国 电网的快 速发 展 ， 电网的安全 可靠性 配 直接影 响大 电网 的运 行 和经 济效 益 ， 作为一项 重要 研究课题 被 广泛关 注 。
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第２ ０卷 第 ２期 ２０ ０８年 ６月
宁波 工 程 学 院 学报
Ｊ ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＮＩ Ｏ ＮＧＢ ＵＮＩ Ｏ ＶＥＲＳ ｎＹ ＣＨＮＯＬ ＯＦ ＴＥ ＯＧＹ
Ｖ０ ＿ ０ Ｎｏ ２ Ｉ２ ．
Ｊｎ．０ ８ ｕ ｅ２０
控制措施 ， 缓解 电力供 需矛 盾 ， 大 限度 地满 足用户 的用 电需求 。 最
电力系统状态估计算法的综合分析
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ； ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｅ ｓ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ； ａ ｌ ｇ ｏ ｉｔ ｒ ｈ ｍ
１ 引 言
状态 估计 是 当 代 电 力 系 统 能 量 管 理 系 统 （ Ｅ ＭＳ ） 的重 要组 成部 分 ， 尤其 在 电力 市 场 环 境 中发 挥 重 要 作 用 。而研 究 电力 系统估 计算 法 的 目的在于 找 出好 的算 法， 使之 满足 工程精 度 和 响应 速 度要求 的前提下 ， 尽 可 能减 少 内存使 用量 ， 提 高估计 质 量 。对此 ， 人们 已经 进 行 了大 量 的研 究 ， 提 出 了许 多 适 于 状 态估 计 的计 算 方
之 间 的重 要 一 环 ， 并 能从 远 动 装 置 接 受 低 精 度 、 不 完 整、 少量 的不 良数据 ， 而 有状 态估计 后输 出到 数据库 的
计 算法。并且指 出了状 态估计 算法中值得研 究的几个方面。 关键 词 ： 电力 系统 ； 状 态估计 ； 算 法 中 图分类 号 ． Ｔ Ｍ７ １ 文 献标 识码 ： Ｂ
Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｓｔ ａ ｔ ｅ Ｅｓ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｓ
ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｅ ｓ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ａ ｎ ｄ ｐ ｕｔ ｆ ｏ ｒ ｗａ ｒ ｄ ｓ ｏ ｍｅ ｌ ｌ ｅ ｗ ｔ ｙ ｐ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｅ ｓ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｇ ｏ ｉｔ ｒ ｈ ｍ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ． Ａｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｅ ｓ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌｇ ａ ｏ ｉｔ ｒ ｈ ｍ ｉ ｓ ｗｏ ｒ ｔ ｈ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｉ ｎ ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ａ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｓ ．
电力系统状态估计研究综述
解决 虚拟量测权重过 大问题 ，在数值稳 定性和 等人在该 系统模型 中引入 倾斜 因子 。该方 法把 电力 系统状态估 计是能量 管理系统 （ ｅｇ 计算效 率方面是 比较好 的折 中； ａｈｅ法将残 倾斜 因子看 成固定不变 的 ， ｅ ｒ ｎ ｙ Ｈ ｃｔ ｌ 但该 因子实 际上 随 ｍ ｎｇｍ ｎ ｓｓ ｍ，Ｍ ）中的重要 组成 部分 ， 差作 为独立变量进行 处理 ，把残差方程增 广到 系统运行状态变化 ， ａａｅ ｅｔ ｙｔ Ｅ Ｓ ｅ 即是随机改变 的。 为了克 服 其 结果 直接 影 响 电网调 度 的智 能 化分 析 与决 等式约束法 中 ， 顾 了计算效 率和数值稳 定性 ， 这一缺点 ，ｉａ 兼 Ｓｖ 等人用 常参数指 数平滑 法建立 ｌ 策 。状态估计 是利用实 时量测系统 的冗 余度来 但 Ｎ ／ 和 Ｈ ｃｔ 法 的迭 代 方程 系 数矩 阵 系统模型 ， 高估计 精度。 ａｉ 等人 提出了 ＥＣ法 ａｈｅ ｌ 以提 Ｍ ｌｕ ｌｅ 提高数据 精度 ，自动排除 随机干扰所引起 的错 不再是正定矩 阵。 在实际应用 中， 应根据系统规 种更为实 际的动态状态估计模 型 ， 模型基 该 误信 息， 估计或预报 系统 的状 态。 模和量测配置 情况来选择适 当的方法。 于节点负荷 预报 ，预报环节是在 注入 节点上 进 １６ 年 ，ｃｃｗ ｐｅ 人 针 对 电力 系统 ９ ９ Ｋ ．ｈ ｅｐ 等 ｓ １ 抗差估计 ． ２ 行， 而不是 传统 的状态量处理模型 。 这种方法 的 安全监控 问题把静态状态估 计理论 引人 电力系 量测误 差服从 正态 分布 是 ｗＬ 估 计获 得 前提是 ： ｓ Ｄ 系统 动态 改变是 由负荷 引起的 ；） ２ 负荷 统； 同期 ，．ｅｓ ＡＤ ｂ 等人提出 了 Ｋ ｌａ 滤波算
电力系统状态估计算法综述与研究趋势
技术 的不断涌现 ， 电力系统状态估计算法也有 了较快 的发展 ， 其估计精度 和实时性也有 了实质性 的提 高， 进一步确保了电力系统的安全性和经济性。 状 态估计 也 称为滤 波 ， 它是利 用实 时量测 系统 的冗余 度来 提高 数据精 度 ， 自动排 除随 机干扰 引起 的
错误信 息 的手段 ， 计或 预报 系统 的运行 状态 （ 估 或轨迹 ） 的一种方 法 Ｊ 。本 文 简要介 绍 了电力 系统 状 态 估 计 的基 本概 念和数 学模 型 ， 阐述 了包括 ： 小二乘 算法 、 速 分解 算 法 、 最 快 正交 变换 算 法 、 测变 换 状态 量 估计 算法 以及 分 区协 调算 法等 近年来 研究 较多 的状 态估 计算 法 ， 对各 个 算 法 的优 缺点 加 以评 述 。最 并 后， 对状态 估计算 法 的研究 进行 展望 。
流， 即量测 方程数 大 于所 求状 态 量数 。正 因如 此 ， 才
电力系统 系 统 状 态
状态 估 ‘ 器
估计值 不 良数 据 检测 与辨识
给状态 估计 提供 了辨识 不 良数据 的能力 】 。 电力系统 状 态 估 计 的输 入 和输 出 如 图 １所 示 ，
从 图 中可 以看 出 ， 电力 系 统 状 态 估 计 是 在 给 定 网络
图 １ 状 态 估计 输 入 输 出模 型
收稿 日期 ： ０ ０—１ ２１ ２—１ ５ 作者简介： 高 奥 （９ ３一） 男 ， １８ ， 浙江湖州 电力局助理工程师 ， 华北 电力大学在读工程硕士 ， 主要研究方 向为 电力系统及其 自动化
第 １期
高 奥等 ： 电力 系统状态估计算 法综述与研 究趋势
电 力 系统 状 态 估 计 算 法 综 述 与 研 究 趋 势
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第20卷第2期宁波工程学院学报Vol.20No.2 2008年6月JOURNAL OF N I N G BO UN I V ERSI TY OF TECHNOLOGY June.2008配电网状态估计算法综述许琼,白云,安静宇(西安科技大学电控学院,陕西西安710054)摘要:文章介绍了配电网状态估计的含义及其研究价值,对其经典算法进行分类并分析,总结了配电网状态估计的研究近况,指出了研究的方向。
关键词:配电网;状态估计;综述中图分类号:T M744文献标识码:A文章编号:1008-7109(2008)02-0038-031引言近年来,随着社会经济的高速发展和用电负荷的迅猛增长,使得人们对配电网的供电质量和可靠性提出了更高的要求,但是我国的配电网长期存在结构不合理、设备陈旧、带病运行、容量不足、电能质量不够理想、损耗大的现象,制约着经济的持续稳定增长,随着我国电网的快速发展,配电网的安全可靠性直接影响大电网的运行和经济效益,作为一项重要研究课题被广泛关注。
2配电网状态估计含义及研究意义状态估计是在获知全网的网络结构条件下,结合从馈线FT U和母线RT U得到的实时功率和电压信息,补充对不同类型用户观测统计出的负荷曲线和负荷预测数据以及抄表数据,运用新型的数学和计算机手段,在线估计配电网用户实时负荷,由此可以获得全网各部分的实时运行状态和参数,为配电系统高级应用软件提供可靠的实时数据信息。
目前,在大部分高压输电网中已经成功应用了状态估计,但是在中低压城乡配电网中的应用还处于起步阶段,传统的供电方式和技术及管理手段已经无法满足现代配电网的要求,为了提高供电的经济、安全和可靠性,广泛开展配电自动化(DA)项目,建设配电管理系统(DMS),其中,作为配电管理系统主要数据来源的SCADA(负荷监控和数据采集系统)快速发展为配电网状态估计的开展提供了数据保证[1]。
配电网作为直接面向用户的基础用电设施,监测其运行的安全、可靠的状态估计具有重要研究意义:(1)能够提高配电网数据的能观度,在线估计配电网用户实时负荷,为配电系统的安全经济运行提供更加全面和丰富的实时数据。
(2)有助于掌握各个负荷的用电规律,进行负荷特性分析、负荷预测、用电情况分析和理论线损分析等,以便进一步提高供电管理水平和服务质量。
(3)为实施需求侧负荷管理提供参考依据,在故障状态或电力供应紧张的情况下,采取科学的负荷控制措施,缓解电力供需矛盾,最大限度地满足用户的用电需求。
(4)能够反映各个用户最大瞬时功率及其出现的时间,为配电网和电力设施扩容和扩展规划提供决策支持。
收稿日期:2008-02-28作者简介:许琼,女,西安科技大学电控学院。
许琼,等:配电网状态估计算法综述93(5)可以根据少量量测信息补充历史数据得出更多的状态参数,降低整个数据量测、传送、处理系统的投资;有助于对各种量测配置方案进行对比,用以改进现有的远动系统或规划未来的远动系统,使软件与硬件联合以发挥更大的效益。
(6)有助于删除或改正不良数据,提高数据系统的可靠性。
3配电网状态估计的分类电力系统状态估计问题的研究已有几十年的历史,取得丰硕的研究和应用成果,但是这些状态估计方法主要是针对调度自动化系统的输电网[2],直到从九十年代中期随着配电SCADA系统的不断发展,人们开始针对配电网的特点研究状态估计方法。
配电网作为电力网中直接与用户相连的网络,不同于输电网,一般为辐射或弱环状,支路阻抗比大,分枝多而复杂,量测量严重不足,使得传统的输电网估计方法在配电网中效果不佳,不能简单的照搬输电系统的研究成果,需要研究高效的配电网状态估计算法。
3.1配电网状态估计经典算法的分类根据状态变量选取不同,可分为三类:3.1.1以节点电压为状态变量的配电网状态估计:这类算法可以说是广义的潮流计算方法,其典型算法是最小二乘类算法[3]和P Q分解算法[4],通过建立雅可比矩阵求解目标函数。
最小二乘法类算法模型简单,抗粗差能力较好,保证了有效性、无偏性、一致性和稳健性,能适应多种类型的网络及量测系统。
但是由于雅可比矩阵在每次迭代中都要重新进行计算且不对称,导致计算量大、计算时间长,占用内存多,因而人们做了大量工作,试图改进算法,提高计算效率[5～6]。
3.1.2以支路电流为状态变量的配电网状态估计:这类算法将已知量测量利用量测变换等效为相应的电流量,简化了计算过程,但算法的稳定性和精度受限。
Lu,Teng等人[7]利用量测变换把功率、电流幅值和电压幅值量测变换成等效的注入电流量测和支路电流量测,实现雅可比矩阵常数化,但量测变换后的等值支路电流量测在迭代过程中变化较大,实虚部不能解耦,影响了算法的收敛性。
Baran和Kellv[8]通过量测变换将各种量测量变换成等值的复电流量测,使得信息矩阵与支路阻抗无关,数值条件好,计算效率高;但要求P、Q量测成对出现并且权系数相同,在实际配电网系统中较难满足,量测变换后等值复电流量测在迭代过程中变化大,影响了算法的收敛性。
文献[9]在等效电流量测变换基础上引入旋转变换,使雅可比矩阵和信息矩阵解耦,从而使方程组的实部和虚部严格解耦,分别对电压的实部和虚部进行迭代求解。
但是,其雅可比矩阵为导纳矩阵,线路参数对算法效率影响较大。
3.1.3以支路功率为状态变量的配电网状态估计:文献[10]提出了一种基于支路功率量测变换的快速解耦状态估计和不良数据辨识方法,不但保留了传统快速解耦状态估计的优点,而且可以很好地处理大R/X比值和存在单个或多个不良数据等问题。
孙宏斌[11]等根据Baran的方法提出了基于支路功率的配电网状态估计方法,该方法以支路功率为状态变量,通过等值量测变换使得信息阵为常数阵,并且有功和无功的迭代方程解耦,计算效率高,估计精度好,量测适应性好并且编程简单;A tish k.Ghosh 等[12]提出了一种利用遥测变量和配电网放射特性的概率配电网电力潮流算法,他提出针对配电网特点,将配电网负荷描绘成β分布曲线,用逐月电费和负荷曲线确定有功功率,以遥测数据为约束迭代计算无功功率,但是未能考虑负荷置信区间的约束且没有对有功功率进行迭代,可能会导致结果不合理。
3.2研究近况3.2.1针对配电网结构特点,研究适用的网络模型及其特点,优化算法:路金川等根据配电网架特点,提出量测系统配置规则,对预测负荷数据进行合理的调整,使状态估计的结果严格匹配实际量测数据,从而经济准确地监视配电系统的状态。
柳焯等提出新息图理论并应用于配电网状态估计实践中。
新息图是新息向量和图论的结合,根据测量向量和预报向量之差的新息向量推得。
新息图对于状态估计的识别坏数据和拓扑错误很有价值。
3.2.2新理论、新技术在配电网状态估计的实用性和可行性研究:利用模糊集合理地表示配电网的宁波工程学院学报2008年第2期04量侧信息的模糊匹配潮流状态估计方法,采用基于模糊线性规划的前推回代潮流算法求解模糊匹配潮流,该求解过程编程简单,计算量较小。
是模糊数学理论在该领域的典型应用。
由于人工智能和专家系统算法的大量研究,很多学者将神经网络的算法用于解决配电网状态估计问题,算法具有速度快、健壮的特点,但是其进行学习和训练需要一定的样本搜集选择较困难,网络适应性有限。
随着基于GPS同步相量测量单元(P MU)的应用和计算机技术的发展利用P MU的电压幅值测量值和相角测量值,与SCADA原有的测量值构成的混和量测系统一起用于状态估计,从而提高网络的可观测性及状态估计的精度,这种算法可根本解决系统三相不平衡和状态向量非纯正弦带来的误差问题,研究价值很高。
4结束语配电系统状态估计的研究已有近30年的历史,取得了一些研究和应用成果。
随着电力系统规模的不断扩大,电力工业管理体制市场化进程的加快,对它的估计和预测精度的要求也越来越高。
作为能估计预测电网状态的状态估计算法,在应用上仍有不少问题未得到妥善解决。
如何利用不断涌现的新理论、新技术结合配电网本身特点,开发出计算速度快、精度高,对不良数据免疫性能强的多功能结合的状态估计算法,必须在理论上和实际上,对配电系统状态估计的许多问题进行深入研究。
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