專利名稱：：變電站-調(diào)度中心兩級(jí)分布式電網(wǎng)的非線性狀態(tài)估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種變電站-調(diào)度中心兩級(jí)分布式電網(wǎng)的非線性狀態(tài)估計(jì)方法，屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：能量管理系統(tǒng)(Energymanagementsystem,以下簡(jiǎn)稱EMS)是基于計(jì)算機(jī)的現(xiàn)代電力系統(tǒng)的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，其任務(wù)是對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、監(jiān)視、分析、優(yōu)化和控制決策。電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)是EMS的基礎(chǔ)和核心環(huán)節(jié)，狀態(tài)估計(jì)是利用從電力系統(tǒng)中采集的實(shí)時(shí)量測(cè)信息，排除錯(cuò)誤信息，計(jì)算出完整、一致和可信的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)變量，保證EMS控制決策的正確性。傳統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)在電力調(diào)度中心實(shí)施，利用遠(yuǎn)方終端單元(RemoteTerminalUnit,以下簡(jiǎn)稱RTU)采集遙測(cè)、遙信生數(shù)據(jù)并通過(guò)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)(SupervisoryControlAndDataAcquisition,以下簡(jiǎn)稱SCADA)上傳到調(diào)度中心，集中完成全網(wǎng)拓?fù)浞治龊蜖顟B(tài)估計(jì)。由于傳送到調(diào)度中心的信息量的先天不足，通過(guò)傳統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)模型和算法的改進(jìn)，已無(wú)法從根本上解決調(diào)度中心自動(dòng)化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性問(wèn)題，拓?fù)溴e(cuò)誤、非線性迭代發(fā)散、大誤差等導(dǎo)致的集中式狀態(tài)估計(jì)的不可用，已成為世界范圍內(nèi)調(diào)度中心高級(jí)應(yīng)用實(shí)用化中的一個(gè)瓶頸問(wèn)題。造成上述問(wèn)題的一個(gè)根本原因在于信息分布和處理的不合理。一方面，調(diào)度中心的信息過(guò)于集中。全網(wǎng)電網(wǎng)模型(含設(shè)備參數(shù)、靜態(tài)拓?fù)?、一次單線圖)的建立都要在調(diào)度中心完成，工作量隨著電網(wǎng)規(guī)模的日益增大而顯著增加。同時(shí)，調(diào)度中心的維護(hù)人員不可能對(duì)電網(wǎng)的每個(gè)細(xì)節(jié)都非常熟悉，潛在的出錯(cuò)可能性非常大，這種參數(shù)錯(cuò)誤或拓?fù)溴e(cuò)誤將湮沒在龐大的電網(wǎng)模型信息中，難以排查。另一方面，調(diào)度中心的信息在局部又不夠冗余。為了避免海量信息傳輸和存儲(chǔ)，廠站側(cè)通常只將調(diào)度中心最關(guān)心的部分信息上送，因此調(diào)度中心無(wú)法獲得變電站內(nèi)部的大量冗余的量測(cè)采集信息。由于量測(cè)冗余度不足，致使拓?fù)錂z錯(cuò)和壞數(shù)據(jù)辨識(shí)成為困擾調(diào)度中心多年的難點(diǎn)問(wèn)題。此外，這種集中式的調(diào)度中心一旦受到災(zāi)難打擊，很容易導(dǎo)致全部功能的癱瘓，難以自愈?；谌蚨ㄎ幌到y(tǒng)(globalpositioningsystem,GPS)的相量測(cè)量單元(phasormeasurementunit，以下簡(jiǎn)稱PMU)能夠給電力系統(tǒng)提供高精度高采樣頻率的相量量測(cè)值，包括各測(cè)點(diǎn)的復(fù)電壓、復(fù)電流、功率及頻率量測(cè)，從而使電力系統(tǒng)線性狀態(tài)估計(jì)成為可能°論文《TaoYang,HongbinSun,AnjanBose.Two-levelPMU-basedLinearStateEstimator.IEEEPESPowerSystemsConference&Exposition,Seattle,USA,March16-18，2009》提出了一種基于PMU的變電站——調(diào)度中心兩級(jí)分布式線性狀態(tài)估計(jì)方法，即首先在各個(gè)變電站中利用相量量測(cè)單元進(jìn)行變電站本地的線性狀態(tài)估計(jì)，同時(shí)辨識(shí)出模擬量壞數(shù)據(jù)和開關(guān)開合狀態(tài)壞數(shù)據(jù)，獲得熟數(shù)據(jù)。然后，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)將熟數(shù)據(jù)傳送給調(diào)度中心，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的線性狀態(tài)估計(jì)。這種方法有效提高了全網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)的可靠性，特別是提高了拓?fù)錂z錯(cuò)的能力。但是，這種方法只采用PMU的量測(cè)進(jìn)行線性狀態(tài)估計(jì)，因此僅僅適用于裝有PMU的變電站，對(duì)絕大部分無(wú)PMU的變電站無(wú)法適用。即便對(duì)于裝有PMU的變電站，由于6沒有利用RTU量測(cè)，降低了量測(cè)冗余度和量測(cè)錯(cuò)誤辨識(shí)能力。與此同時(shí)，該方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)化，假設(shè)系統(tǒng)運(yùn)行在三相平衡條件下，在變電站中進(jìn)行單相狀態(tài)估計(jì)并將單相估計(jì)結(jié)果上傳給調(diào)度中心，調(diào)度中心無(wú)法監(jiān)控電網(wǎng)三相不平衡程度及非全相運(yùn)行的情況。出于成本的考慮，在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，電力系統(tǒng)不可能裝設(shè)足夠多的PMU,以滿足全系統(tǒng)可觀測(cè)性的要求，因此一種比較可行的方案是把PMU和原有的RTU構(gòu)成混合測(cè)量系統(tǒng)，利于多源的量測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行混合的非線性狀態(tài)估計(jì)，既提高量測(cè)冗余度，又具有普遍適用性。同時(shí)，實(shí)際電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，通常三相不完全平衡，結(jié)構(gòu)不完全對(duì)稱。例如三相參數(shù)不對(duì)稱、負(fù)荷不對(duì)稱、非全相運(yùn)行和檢修及電氣化鐵路都會(huì)造成電力系統(tǒng)的三相不平衡。電力系統(tǒng)三相不平衡時(shí)產(chǎn)生的負(fù)序電流和諧波對(duì)電力設(shè)備的危害性很大，如果不采取措施，會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行造成負(fù)面影響，還可能引起繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)作。因此，調(diào)度中心人員需了解電網(wǎng)的三相不平衡度，發(fā)現(xiàn)非全相運(yùn)行的狀態(tài)，做出快速正確的調(diào)度決策，并及時(shí)維修故障部分。同時(shí)，三相不平衡也是傳統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)精度不高的一個(gè)重要原因。因此，變電站中狀態(tài)估計(jì)應(yīng)采用三相模型，并向調(diào)度中心上傳三相不平衡度和非全相運(yùn)行信息，便于監(jiān)控電網(wǎng)三相不平衡程度及非全相運(yùn)行的情況。本申請(qǐng)人曾經(jīng)申請(qǐng)過(guò)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01010140811.3，發(fā)明名稱為《一種變電站三相無(wú)阻抗非線性多源狀態(tài)估計(jì)方法》，該方法發(fā)明了利用變電站內(nèi)高冗余的三相多源同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，建立三相無(wú)阻抗節(jié)點(diǎn)_支路模型，通過(guò)三相解耦的非線性狀態(tài)估計(jì)，剔除模擬量壞數(shù)據(jù)和開關(guān)狀態(tài)壞數(shù)據(jù)，得到變電站內(nèi)正確的開關(guān)狀態(tài)和熟數(shù)據(jù)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種變電站-調(diào)度中心兩級(jí)分布式電網(wǎng)的非線性狀態(tài)估計(jì)方法，克服已有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)在變電站中同時(shí)利用來(lái)自PMU、RTU等多源量測(cè)量進(jìn)行變電站三相無(wú)阻抗非線性多源狀態(tài)估計(jì)，同步辨識(shí)并剔除變電站內(nèi)開關(guān)開合狀態(tài)壞數(shù)據(jù)和模擬量壞數(shù)據(jù)，并在調(diào)度中心采集各變電站狀態(tài)估計(jì)后的熟數(shù)據(jù)及沒有參與變電站狀態(tài)估計(jì)的老變電站的原始量測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)全電網(wǎng)進(jìn)行拓?fù)浞治黾胺蔷€性單相狀態(tài)估計(jì)，有效監(jiān)視全網(wǎng)三相不平衡程度和非全相運(yùn)行的情況，并實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)到兩級(jí)分布式狀態(tài)估計(jì)的過(guò)渡。本發(fā)明提出的變電站-調(diào)度中心兩級(jí)分布式電網(wǎng)的非線性狀態(tài)估計(jì)方法，包括以下步驟(1)設(shè)Tl為電網(wǎng)的變電站的狀態(tài)估計(jì)周期，T2為電網(wǎng)的調(diào)度中心的狀態(tài)估計(jì)周期，Tl<T2；采集各變電站中各電壓等級(jí)下來(lái)自電網(wǎng)的RTU和PMU的多源量測(cè)數(shù)據(jù)，來(lái)自RTU的量測(cè)數(shù)據(jù)為變電站內(nèi)的各三相電壓幅值、三相電流幅值、三相有功功率、三相無(wú)功功率以及變電站內(nèi)各開關(guān)各相的開關(guān)開合狀態(tài)，來(lái)自PMU的量測(cè)數(shù)據(jù)為變電站內(nèi)的各三相復(fù)電壓、三相復(fù)電流、三相有功功率和三相無(wú)功功率；(2)設(shè)電網(wǎng)變電站的各電壓等級(jí)下各開關(guān)三相為閉合，形成由連通的無(wú)阻抗開關(guān)支路組成的開關(guān)島，在各開關(guān)島內(nèi)分別進(jìn)行無(wú)阻抗電壓狀態(tài)估計(jì)和無(wú)阻抗功率狀態(tài)估計(jì)，并根據(jù)無(wú)阻抗功率狀態(tài)估計(jì)結(jié)果分別進(jìn)行模擬量壞數(shù)據(jù)的辨識(shí)和開關(guān)開合狀態(tài)壞數(shù)據(jù)辨識(shí)，剔除壞數(shù)據(jù)，根據(jù)新的開關(guān)開合狀態(tài)，形成變電站內(nèi)各電壓等級(jí)下的新開關(guān)島，設(shè)新開關(guān)島有M個(gè)，則M=tTVi，其中，κ為該變電站內(nèi)電壓等級(jí)個(gè)數(shù)，Nk為第k個(gè)電壓等級(jí)下開關(guān)島個(gè)數(shù)，對(duì)各新開關(guān)島進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，得到變電站內(nèi)各電壓等級(jí)下各開關(guān)的三相開合狀態(tài)&、各節(jié)點(diǎn)的三相復(fù)電壓、各開關(guān)上三相有功功率和無(wú)功功率以及各節(jié)點(diǎn)三相注入有功功率=PInA:.和無(wú)功功率ρ^=，其中分別為與變電站內(nèi)的變壓器、線路及容抗器相連的出線節(jié)點(diǎn)的三相注入有功功率和無(wú)功功率，73、as分別為除出線節(jié)點(diǎn)以外的物理節(jié)點(diǎn)的三相注入有功功率和無(wú)功功率，上標(biāo)P=fl，6,C表示三相；(3)以步驟⑵的變電站內(nèi)各電壓等級(jí)下各新開關(guān)島分別為一條母線，則共有M條母線，母線的復(fù)電壓為通過(guò)求解得到變電站內(nèi)第m個(gè)新開關(guān)島的母線復(fù)電壓廣L1，其中，冗，為上述各節(jié)點(diǎn)三相復(fù)電壓記的第i個(gè)值，η為第m個(gè)新開關(guān)島內(nèi)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，則母線的a、b線電壓相量為^Xits=u。BS-"Β5，t/aBS為母線a相電壓相量，Ms為母線b相電壓相量；(4)根據(jù)步驟(2)的變電站三相狀態(tài)估計(jì)結(jié)果，通過(guò)求解=第m個(gè)新開關(guān)島內(nèi)各開關(guān)上三相復(fù)電流通過(guò)求解二得到第m個(gè)新開關(guān)島內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的三相注入復(fù)電流=，腫力酸腿、_聽擴(kuò)Iln相連的出線節(jié)點(diǎn)的三相注入復(fù)電流，/L為除出線節(jié)點(diǎn)以外的物理節(jié)點(diǎn)的三相注入復(fù)電流，出線節(jié)點(diǎn)a相的電流相量為；(5)根據(jù)步驟(3)中變電站內(nèi)各母線三相復(fù)電壓i^s，得到變電站內(nèi)各母線三相電壓的正序分量《和負(fù)序分量>2其中，β二=,計(jì)算得到變電站內(nèi)各母線的三相復(fù)電壓正序分量幅值22Iu1I和負(fù)序分量幅值Iu2其中，Ulreal和Ulimag為變電站內(nèi)各母線三相復(fù)電壓正序分量的實(shí)部和虛部，U:2real和U2imag為負(fù)序分量一的實(shí)部和虛部，通過(guò)求解~得到變電站內(nèi)各母線的三相▲U.電壓不平衡度；(6)由步驟(4)變電站內(nèi)各出線節(jié)點(diǎn)的三相注入復(fù)電流,計(jì)算得到各出線節(jié)點(diǎn)三相電流的正序分量Z1和負(fù)序分量其中，a=e+=—計(jì)算得到各出線節(jié)點(diǎn)三相電流的正序分量彳22μ其中，Ilral和Ilimag分別為正序分量的實(shí)部和虛部，I2Mal和I2imas分別為負(fù)序分量的實(shí)部和虛部，通過(guò)求解=(7)通過(guò)如下公式X100%，得到變電站內(nèi)各出線節(jié)點(diǎn)三相電流不平衡度；計(jì)算變電站內(nèi)各開關(guān)三相總有功功率Pcb和三相總無(wú)功功率Qcb，以及變電站內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的三相注入總有功功率=和三相總無(wú)功功率=其中pm、Qm分別為變電站內(nèi)各出線節(jié)點(diǎn)的三相總有功功率和無(wú)功功率，pnd、Qnd分別為除出線節(jié)點(diǎn)以外的物理節(jié)點(diǎn)的三相總有功功功率和無(wú)功功率；(8)計(jì)算變電站內(nèi)各開關(guān)的三相總開合狀態(tài)Zcb，其中第i個(gè)開關(guān)的三相總開合狀態(tài)計(jì)算公式如下ZCBJ=0，\fZcbj=ZCBi=Zcl3i=O-,1"/zCBJ=zCB,I=之CS’,_=1;2,alarm其中，0表示開關(guān)的三相都閉合，1表示開關(guān)的三相都斷開，2表示開關(guān)的三相開合狀態(tài)不一致，處于報(bào)警狀態(tài)，并向調(diào)度中心發(fā)送非全相運(yùn)行狀態(tài)的報(bào)警信號(hào)；(9)當(dāng)?shù)竭_(dá)電網(wǎng)的變電站的狀態(tài)估計(jì)周期Tl時(shí)，重復(fù)步驟(1)_(9)，進(jìn)行周期性變電站狀態(tài)估計(jì)，當(dāng)?shù)竭_(dá)電網(wǎng)的調(diào)度中心的狀態(tài)估計(jì)周期T2時(shí)，進(jìn)行以下步驟；(10)電網(wǎng)的調(diào)度中心從各變電站采集量測(cè)量熟數(shù)據(jù)Zse，其中，當(dāng)調(diào)度中心需要正9序熟數(shù)據(jù)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)時(shí)其中，<表示正序熟數(shù)據(jù)，當(dāng)調(diào)度中心需要單相熟數(shù)據(jù)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)時(shí)表示單相熟數(shù)據(jù)，同時(shí)調(diào)度中心從各變電站采集以下變電站狀態(tài)估計(jì)結(jié)果變電站的各母線三相電壓不平衡度％、各出線節(jié)點(diǎn)三相電流不平衡度h以及各開關(guān)的三相總開合狀態(tài)zCB；(11)調(diào)度中心采集電網(wǎng)中不參與變電站狀態(tài)估計(jì)的各變電站原始量測(cè)量z_s，其中，當(dāng)調(diào)度中心需要正序量測(cè)量對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)時(shí)，，巧而必皿廣’其中，2;_表示正序量測(cè)量，Iu'J為RTU采集到的變電站內(nèi)各電氣母線電壓幅值，Ir」為RTU采集到的各出線節(jié)點(diǎn)的電流幅值，P'、Q'分別為RTU采集到的各出線節(jié)點(diǎn)的三相總的有功功率和無(wú)功功率，0為PMU采集到的各電氣母線正序復(fù)電壓，A分別為PMU采集到的各出線節(jié)點(diǎn)的正序復(fù)電流，P'P、Q'PMU分別為PMU采集到的各出線節(jié)點(diǎn)的三相總有功功率和無(wú)功功率，當(dāng)調(diào)度中心需要單相熟數(shù)據(jù)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)時(shí)示單相量測(cè)量，|U'ab|為RTU采集到的變電站內(nèi)各電氣母線a、b線電壓幅值，II'a|為RTU采集到的變電站內(nèi)各出線節(jié)點(diǎn)的a相電流幅值，為PMU采集到的變電站內(nèi)各電氣母線a、b線電壓相量，/丨為PMU采集到的變電站內(nèi)各出線節(jié)點(diǎn)的a相電流相量；(12)當(dāng)調(diào)度中心的第i個(gè)開關(guān)的三相總開合狀態(tài)Zcsi等于2時(shí)，即為非全相運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，處于報(bào)警狀態(tài)；設(shè)置一個(gè)三相電流不平衡度閾值，當(dāng)變電站內(nèi)各出線節(jié)點(diǎn)的三相復(fù)電流不平衡度εχ大于此閾值時(shí)，處于報(bào)警狀態(tài)；設(shè)置一個(gè)三相電壓不平衡度閾值，當(dāng)變電站內(nèi)各母線的三相電壓不平衡度εu大于此閾值時(shí)，處于報(bào)警狀態(tài)；利用各變電站狀態(tài)估計(jì)結(jié)果，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)拓?fù)浞治龊蜖顟B(tài)估計(jì)，傳統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)目標(biāo)函數(shù)如下其中，狀態(tài)量χ=(V1,...vffl,O1,...,θJt表示電網(wǎng)各母線的電壓幅值和相角，量測(cè)矢量Z=此，包括變電站狀態(tài)估計(jì)得到的量測(cè)量熟數(shù)據(jù)Zse及沒有進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)的、^nieasj變電站的原始量測(cè)量；(13)重復(fù)步驟(1)_(13)，進(jìn)行變電站-調(diào)度中心兩級(jí)分布式電網(wǎng)的非線性狀態(tài)估計(jì)。本發(fā)明提出的變電站-調(diào)度中心兩級(jí)分布式電網(wǎng)的非線性狀態(tài)估計(jì)方法，利用已有的在變電站內(nèi)進(jìn)行三相無(wú)阻抗非線性多源狀態(tài)估計(jì)，進(jìn)而將變電站內(nèi)三相狀態(tài)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)化與處理，得到變電站狀態(tài)估計(jì)后的熟數(shù)據(jù)、三相不平衡度和開關(guān)狀態(tài)信息并上傳到調(diào)度中心，對(duì)于一些不能進(jìn)行變電站狀態(tài)估計(jì)的老變電站也有針對(duì)性地選擇一部分原始量測(cè)數(shù)據(jù)上傳到調(diào)度中心，調(diào)度中心利用上傳的熟數(shù)據(jù)及原始量測(cè)對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，同時(shí)監(jiān)視電網(wǎng)三相不平衡度及非全相運(yùn)行的情況，并實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)到兩級(jí)分布式狀態(tài)估計(jì)的過(guò)渡。本發(fā)明提出的變電站-調(diào)度中心兩級(jí)分布式電網(wǎng)的非線性狀態(tài)估計(jì)方法，與傳統(tǒng)的調(diào)度中心集中式的狀態(tài)估計(jì)相比，其優(yōu)點(diǎn)是由于站內(nèi)量測(cè)冗余度高(包括PMU和RTU不同測(cè)量裝置的量測(cè)量)，采集速度快，因此，變電站狀態(tài)估計(jì)可靠性高、精度高，尤其是變電10站內(nèi)開關(guān)上三相量測(cè)信息豐富，拓?fù)錂z錯(cuò)能力強(qiáng)，可顯著減少拓?fù)溴e(cuò)誤。另外，由于站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模小，計(jì)算速度快，實(shí)時(shí)性很高。經(jīng)過(guò)變電站狀態(tài)估計(jì)，上傳預(yù)過(guò)濾后的熟數(shù)據(jù)到調(diào)度中心，顯著減少了全網(wǎng)的拓?fù)溴e(cuò)誤和模擬量壞數(shù)據(jù)，提高了調(diào)度中心狀態(tài)估計(jì)的可靠性和精度，同時(shí)變電站三相狀態(tài)估計(jì)也為調(diào)度中心提供了各變電站三相不平衡度和非全相運(yùn)行信息，提高了調(diào)度中心可靠地監(jiān)視全網(wǎng)三相不平衡度和非全相運(yùn)行的能力。對(duì)于不能進(jìn)行站內(nèi)狀態(tài)估計(jì)的老變電站有針對(duì)性地選擇部分原始量測(cè)上傳給調(diào)度中心，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)到兩級(jí)分布式狀態(tài)估計(jì)的過(guò)渡。圖1是本發(fā)明方法的流程框圖。圖2是本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例中采用的IEEE14節(jié)點(diǎn)模型。圖3是本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例中采用的變電站開關(guān)支路_節(jié)點(diǎn)模型。具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的變電站-調(diào)度中心兩級(jí)分布式電網(wǎng)的非線性狀態(tài)估計(jì)方法，其流程框圖如圖1所示，包括以下步驟(1)設(shè)Tl為電網(wǎng)的變電站的狀態(tài)估計(jì)周期，T2為電網(wǎng)的調(diào)度中心的狀態(tài)估計(jì)周期，Tl<T2；采集各變電站中各電壓等級(jí)下來(lái)自電網(wǎng)的RTU和PMU的多源量測(cè)數(shù)據(jù)，來(lái)自RTU的量測(cè)數(shù)據(jù)為變電站內(nèi)的各三相電壓幅值、三相電流幅值、三相有功功率、三相無(wú)功功率以及變電站內(nèi)各開關(guān)各相的開關(guān)開合狀態(tài)，來(lái)自PMU的量測(cè)數(shù)據(jù)為變電站內(nèi)的各三相復(fù)電壓、三相復(fù)電流、三相有功功率和三相無(wú)功功率；(2)設(shè)電網(wǎng)變電站的各電壓等級(jí)下各開關(guān)三相為閉合，形成由連通的無(wú)阻抗開關(guān)支路組成的開關(guān)島，在各開關(guān)島內(nèi)分別進(jìn)行無(wú)阻抗電壓狀態(tài)估計(jì)和無(wú)阻抗功率狀態(tài)估計(jì)，并根據(jù)無(wú)阻抗功率狀態(tài)估計(jì)結(jié)果分別進(jìn)行模擬量壞數(shù)據(jù)的辨識(shí)和開關(guān)開合狀態(tài)壞數(shù)據(jù)辨識(shí)，剔除壞數(shù)據(jù)，根據(jù)新的開關(guān)開合狀態(tài)，形成變電站內(nèi)各電壓等級(jí)下的新開關(guān)島，設(shè)新開關(guān)島有M個(gè)，則M=,其中，K為該變電站內(nèi)電壓等級(jí)個(gè)數(shù)，Nk為第k個(gè)電壓等級(jí)下開關(guān)島個(gè)數(shù)，對(duì)各新開關(guān)島進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，得到變電站內(nèi)各電壓等級(jí)下各開關(guān)的三相開合狀態(tài)A、各節(jié)點(diǎn)的三相復(fù)電壓廣、各開關(guān)上三相有功功率Zffl和無(wú)功功率以及各節(jié)點(diǎn)三相注人有功功率=I^g和無(wú)功功率=Η”,其中分別為與變電站內(nèi)的變壓器、線路及容抗器相連的出線節(jié)點(diǎn)的三相注入有功功率和無(wú)功功率，/=、0/分別為除出線節(jié)點(diǎn)以外的物理節(jié)點(diǎn)的三相注入有功功率和無(wú)功功率，上標(biāo)=α,δ,c表示三相；(3)以步驟⑵的變電站內(nèi)各電壓等級(jí)下各新開關(guān)島分別為一條母線，則共有M條母線，母線的復(fù)電壓為通過(guò)求解_tr“力得到變電站內(nèi)第m個(gè)新開關(guān)島的母線復(fù)電壓對(duì)，其中，為上述各節(jié)點(diǎn)三相復(fù)電壓宄的第i個(gè)值，η為第m個(gè)新開關(guān)島內(nèi)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，則母線的a、b線電壓相量為^,αΒ^αΒ8-tlbBS，^為母線a相電壓相量，為母線b相電壓相量；(4)根據(jù)步驟(2)的變電站三相狀態(tài)估計(jì)結(jié)果，通過(guò)求解得到第m個(gè)新開關(guān),其中.φ為與變電站內(nèi)的變壓器、線路及容抗器第m個(gè)新開關(guān)島內(nèi)各開關(guān)上三相復(fù)電流.通過(guò)求解島內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的三相注入復(fù)電流相連的出線節(jié)點(diǎn)的三相注入復(fù)電流，//為除出線節(jié)點(diǎn)以外的物理節(jié)點(diǎn)的三相注入復(fù)電流，出線節(jié)點(diǎn)a相的電流相量為；(5)根據(jù)步驟(3)中變電站內(nèi)各母線三相復(fù)電壓t>t，得到變電站內(nèi)各母線三相電壓的正序分量《和負(fù)序分量>2其中，計(jì)算得到變電站內(nèi)各母線的三相復(fù)電壓正序分量幅值Iu1I和負(fù)序分量幅值Iu2其中，Ulrel和Ulimag為變電站內(nèi)各母線三相復(fù)電壓正序分量廣的實(shí)部和虛部，U2real和U2i_為負(fù)序分量A的實(shí)部和虛部，通過(guò)求解得到變電站內(nèi)各母線的三相電壓不平衡度；(6)由步驟(4)變電站內(nèi)各出線節(jié)點(diǎn)的三相注入復(fù)電流仏，計(jì)算得到各出線節(jié)點(diǎn)三相電流的正序分量和負(fù)序分量1其中，計(jì)算得到各出線節(jié)點(diǎn)三相電流的正序分量幅負(fù)序分量幅值|I2|:其中，Iwal和Ilimag分別為正序分量Z1的實(shí)部和虛部，I2Mal和I2imag分別為負(fù)序分量的實(shí)部和虛部，通過(guò)求解~=(7)通過(guò)如下公式χ100%，得到變電站內(nèi)各出線節(jié)點(diǎn)三相電流不平衡度；計(jì)算變電站內(nèi)各開關(guān)三相總有功功率Pcb和三相總無(wú)功功率Qcb，以及變電站內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的三相注入總有功功率Pm5二和三相總無(wú)功功率=，其中pm、QlN*別為變電站內(nèi)各出線節(jié)點(diǎn)的三相總有功功率和無(wú)功功率，pnd、Qnd分別為除出線節(jié)點(diǎn)以外的物理節(jié)點(diǎn)的三相總有功功功率和無(wú)功功率；(8)計(jì)算變電站內(nèi)各開關(guān)的三相總開合狀態(tài)Zcb，其中第i個(gè)開關(guān)的三相總開合狀態(tài)計(jì)算公式如下其中，0表示開關(guān)的三相都閉合，1表示開關(guān)的三相都斷開，2表示開關(guān)的三相開合狀態(tài)不一致，處于報(bào)警狀態(tài)，并向調(diào)度中心發(fā)送非全相運(yùn)行狀態(tài)的報(bào)警信號(hào)；(9)當(dāng)?shù)竭_(dá)電網(wǎng)的變電站的狀態(tài)估計(jì)周期Tl時(shí)，重復(fù)步驟(1)_(9)，進(jìn)行周期性變電站狀態(tài)估計(jì)，當(dāng)?shù)竭_(dá)電網(wǎng)的調(diào)度中心的狀態(tài)估計(jì)周期T2時(shí)，進(jìn)行以下步驟；(10)電網(wǎng)的調(diào)度中心從各變電站采集量測(cè)量熟數(shù)據(jù)、其中，當(dāng)調(diào)度中心需要正序熟數(shù)據(jù)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)時(shí)，L=(Κ&，ρω;Γ，其中，‘表示正序熟數(shù)據(jù)，當(dāng)調(diào)度中心需要單相熟數(shù)據(jù)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)時(shí)，LO(C^tzvajv)"<表示單相熟數(shù)據(jù)，同時(shí)調(diào)度中心從各變電站采集以下變電站狀態(tài)估計(jì)結(jié)果變電站的各母線三相電壓不平衡度％、各出線節(jié)點(diǎn)三相電流不平衡度h以及各開關(guān)的三相總開合狀態(tài)zCB；(11)調(diào)度中心采集電網(wǎng)中不參與變電站狀態(tài)估計(jì)的各變電站原始量測(cè)量z_s，其中，當(dāng)調(diào)度中心需要正序量測(cè)量對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)時(shí)，之賄乂賺—丨啡帥廣力‘斯，夂^^必^，其中義咖表示正序量測(cè)量，Iu'J為RTU采集到的變電站內(nèi)各電氣母線電壓幅值，|?！篂镽TU采集到的各出線節(jié)點(diǎn)的電流幅值，P'、Q'分別為RTU采集到的各出線節(jié)點(diǎn)的三相總的有功功率和無(wú)功功率，《為PMU采集到的各電氣母線正序復(fù)電壓，/丨分別為PMU采集到的各出線節(jié)點(diǎn)的正序復(fù)電流，P'pmu、Q'PMU分別為PMU采集到的各出線節(jié)點(diǎn)的三相總有功功率和無(wú)功功率，當(dāng)調(diào)度中心需要單相熟數(shù)據(jù)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)時(shí)，=ZaL=(PMKlP'^Q\u:hJ'a,p;MU,Q1pmu廣，其中，C示單相量測(cè)量，Iu'ab|為RTU采集到的變電站內(nèi)各電氣母線a、b線電壓幅值，Il'a|為RTU采集到的變電站內(nèi)各出線節(jié)點(diǎn)的a相電流幅值，廣二為PMU采集到的變電站內(nèi)各電氣母線a、b線電壓相量，/丨為PMU采集到的變電站內(nèi)各出線節(jié)點(diǎn)的a相電流相量；(12)當(dāng)調(diào)度中心的第i個(gè)開關(guān)的三相總開合狀態(tài)Zcsi等于2時(shí)，即為非全相運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，處于報(bào)警狀態(tài)；設(shè)置一個(gè)三相電流不平衡度閾值，當(dāng)變電站內(nèi)各出線節(jié)點(diǎn)的三相復(fù)電流不平衡度εχ大于此閾值時(shí)，處于報(bào)警狀態(tài)；設(shè)置一個(gè)三相電壓不平衡度閾值，當(dāng)變電站內(nèi)各母線的三相電壓不平衡度εu大于此閾值時(shí)，處于報(bào)警狀態(tài)；利用各變電站狀態(tài)估計(jì)結(jié)果，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)拓?fù)浞治龊蜖顟B(tài)估計(jì)，傳統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)目標(biāo)函數(shù)如下其中，狀態(tài)量χ=(V1,...vffl,O1,...,θJt表示電網(wǎng)各母線的電壓幅值和相角，量測(cè)矢量Z=“，包括變電站狀態(tài)估計(jì)得到的量測(cè)量熟數(shù)據(jù)zs。。及沒有進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)的變電站的原始量測(cè)量；(13)重復(fù)步驟(1)_(13)，進(jìn)行變電站-調(diào)度中心兩級(jí)分布式電網(wǎng)的非線性狀態(tài)估計(jì)。以下結(jié)合附圖，介紹本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。使用本發(fā)明方法時(shí)，建立的變電站狀態(tài)估計(jì)的模型如下應(yīng)用圖2所示的IEEE14節(jié)點(diǎn)模型。在這個(gè)模型中，由變壓器連接的所有母線都在同一個(gè)變電站里，圖中母線5和母線6組成變電站5，母線4和母線9組成變電站4，其余各母線分別為一個(gè)變電站，對(duì)各變電站建立開關(guān)三相模型。母線5和母線6組成的變電站5開關(guān)支路_節(jié)點(diǎn)模型如圖3所示。在本實(shí)施例中，以潮流計(jì)算結(jié)果作為真值來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，同時(shí)，為了更好地模擬真實(shí)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)量測(cè)，在量測(cè)真值上加入了高斯噪聲，以使三相量測(cè)在數(shù)值上有所差異。這里假設(shè)變電站中各開關(guān)節(jié)點(diǎn)上只有一組來(lái)自數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的功率和電流幅值量測(cè)。實(shí)際變電站中，可能有來(lái)自不同量測(cè)裝置，如PMU和RTU的幾組精度不同的多源量測(cè)數(shù)據(jù)，量測(cè)冗余度將更大。1.)實(shí)驗(yàn)一只有模擬量壞數(shù)據(jù)對(duì)于傳統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)算法，變電站中沒有進(jìn)行變電站狀態(tài)估計(jì)，只是將各出線節(jié)點(diǎn)的三相總的有功無(wú)功量測(cè)數(shù)據(jù)直接上傳給調(diào)度中心。調(diào)度中心只能建立全系統(tǒng)的單相模型進(jìn)行單相狀態(tài)估計(jì)，不能對(duì)A、B、C各相壞數(shù)據(jù)進(jìn)行辨識(shí)。采用兩級(jí)分布式狀態(tài)估計(jì)算法時(shí)，通過(guò)變電站三相狀態(tài)估計(jì)，能有效剔除各相壞數(shù)據(jù)，對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)過(guò)濾。在圖3所示的變電站5中，假設(shè)所有變電站內(nèi)所有開關(guān)開合狀態(tài)均閉合，且開關(guān)開合狀態(tài)沒有壞數(shù)據(jù)。設(shè)定線路T1、T5、T7(即圖2中的支路1-5，2-5，4-5)三相總的有功功率和無(wú)功功率量測(cè)為壞數(shù)據(jù)。其中，Tl上A相的有功無(wú)功量測(cè)為壞數(shù)據(jù)，B,C相沒有壞數(shù)14據(jù)；T5上B相有功無(wú)功量測(cè)為壞數(shù)據(jù)，A，C相沒有壞數(shù)據(jù)；T7上C相有功無(wú)功量測(cè)為壞數(shù)據(jù)，A，B相沒有壞數(shù)據(jù)。其余各量測(cè)均不是壞數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)變電站狀態(tài)估計(jì)，T1、T5、T7上的有功無(wú)功量測(cè)壞數(shù)據(jù)在變電站級(jí)就已經(jīng)被剔除，不會(huì)影響調(diào)度中心全網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)的可靠性。各母線電壓幅值和相角估計(jì)結(jié)果如表1所示。從估計(jì)值與真值之間的量測(cè)估計(jì)誤差可以看出，采用傳統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)方法，電壓幅值和相角估計(jì)值與真值偏差較大。這是因?yàn)槿ヂ稵l、Τ5、Τ7上三個(gè)強(qiáng)相關(guān)的功率量測(cè)都被當(dāng)作壞數(shù)據(jù)給剔除了，降低了調(diào)度中心進(jìn)行全電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)時(shí)的量測(cè)量冗余度，從而得到誤差較大的估計(jì)結(jié)果。采用兩級(jí)狀態(tài)估計(jì)方法時(shí)，首先利用變電站中高度冗余的量測(cè)進(jìn)行變電站三相狀態(tài)估計(jì)，分別剔除Tl的A相、Τ5的B相、Τ7的C相上的功率壞數(shù)據(jù)，再將正確三相總功率估計(jì)值送往調(diào)度中心進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，從而得到精度較高的估計(jì)結(jié)果。表1只有模擬量壞數(shù)據(jù)時(shí)母線電壓估計(jì)結(jié)果比較表2給出了在圖2中母線1、2、3、4、5、6組成的局部網(wǎng)絡(luò)中，采用兩種方法得到的各母線的注入功率和各支路功率估計(jì)結(jié)果的比較。可以看出，采用傳統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法將得到量測(cè)估計(jì)誤差較大的功率估計(jì)結(jié)果。表2只有模擬量壞數(shù)據(jù)時(shí)母線注入功率和支路功率估計(jì)結(jié)果比較(p.u)2.)實(shí)驗(yàn)二變電站中有一個(gè)開關(guān)開合狀態(tài)壞數(shù)據(jù)時(shí)在母線5和母線6組成的變電站5中(見圖3)，假設(shè)開關(guān)1和6正確的開合狀態(tài)為斷開，其它開關(guān)狀態(tài)為閉合，并且開關(guān)3上功率量測(cè)為壞數(shù)據(jù)，開關(guān)開合狀態(tài)量測(cè)也為壞數(shù)據(jù)，即開關(guān)3開合狀態(tài)量測(cè)為斷開。如果這些壞數(shù)據(jù)直接傳送到調(diào)度中心，那么錯(cuò)誤的開關(guān)狀態(tài)將導(dǎo)致錯(cuò)誤的拓?fù)浞治觯撮_關(guān)2為一個(gè)開關(guān)島，開關(guān)4、5為另一個(gè)開關(guān)島，即圖2中母線5將被分解為兩條母線(母線1和母線15)，從而得到與真值偏差較大的狀態(tài)估計(jì)結(jié)果。采用本發(fā)明方法首先在變電站進(jìn)行三相狀態(tài)估計(jì)后，能在變電站內(nèi)同時(shí)有效地檢測(cè)與辨識(shí)出模擬量壞數(shù)據(jù)和開關(guān)開合狀態(tài)壞數(shù)據(jù)并剔除，得到開關(guān)3正確的開合狀態(tài)應(yīng)為閉合，將正確的開關(guān)開合狀態(tài)和開關(guān)島信息送往調(diào)度中心，通過(guò)調(diào)度中心對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行拓?fù)浞治龅玫饺W(wǎng)母線個(gè)數(shù)應(yīng)該仍為14個(gè)，從而得到可靠的全網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)結(jié)果。表3給出了這種情況下兩種估計(jì)方法的電壓估計(jì)結(jié)果比較，可以看出，當(dāng)開關(guān)上同時(shí)存在模擬量壞數(shù)據(jù)和開關(guān)開合狀態(tài)壞數(shù)據(jù)時(shí)，傳統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)方法不能同時(shí)辨識(shí)出這兩種壞數(shù)據(jù)，經(jīng)拓?fù)浞治龅玫藉e(cuò)誤的母線個(gè)數(shù)。采用本發(fā)明方法，能在變電站級(jí)狀態(tài)估計(jì)中同時(shí)辨識(shí)出這兩種壞數(shù)據(jù)，并將正確的拓?fù)溥B接關(guān)系送往調(diào)度中心，通過(guò)調(diào)度中心級(jí)狀態(tài)估計(jì)得到全網(wǎng)正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和電壓大小。表4給出了兩種方法下的局部網(wǎng)絡(luò)(母線1、2、3、4、5、6及其相關(guān)支路)支路潮流和節(jié)點(diǎn)注入功率狀態(tài)估計(jì)結(jié)果的比較?？梢钥闯?，采用傳統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)方法，錯(cuò)誤的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將會(huì)導(dǎo)致量測(cè)估計(jì)誤差較大的估計(jì)結(jié)果。表3同時(shí)存在模擬量壞數(shù)據(jù)和開關(guān)狀態(tài)壞數(shù)據(jù)時(shí)的調(diào)度中心電壓狀態(tài)估計(jì)結(jié)果表4同時(shí)存在模擬量壞數(shù)據(jù)和開關(guān)狀態(tài)壞數(shù)據(jù)時(shí)母線注入功率和支路功率估計(jì)結(jié)果比較(P.U.)3.)實(shí)驗(yàn)三非全相運(yùn)行情況假設(shè)圖2中支路1-5，即支路Tl的A相發(fā)生斷線故障，處于非全相穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)，從而導(dǎo)致母線5上的負(fù)荷L12的三相不平衡。但Tl上的A相開關(guān)狀態(tài)量測(cè)卻為閉合，即壞數(shù)據(jù)。在傳統(tǒng)的估計(jì)方法中，調(diào)度中心只能采集到三相總的遙測(cè)遙信量測(cè)，不能監(jiān)視電網(wǎng)三相不平衡情況。由于此時(shí)全網(wǎng)在非全相運(yùn)行狀態(tài)下達(dá)到了一種新的穩(wěn)態(tài)，因此，與全相運(yùn)行時(shí)相比，此時(shí)的三相總的功率分布發(fā)生了變化，但開關(guān)開合狀態(tài)壞數(shù)據(jù)的存在使調(diào)度中心并不能發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)處于非全相運(yùn)行狀態(tài)。而在兩級(jí)狀態(tài)估計(jì)方法中，在變電站內(nèi)能夠采集到三相分相量測(cè)數(shù)據(jù)，從而得到分相估計(jì)結(jié)果，當(dāng)出線節(jié)點(diǎn)三相電流不平衡度大于電流不平衡度閾值時(shí)，向調(diào)度中心發(fā)出報(bào)警信息，方便調(diào)度人員對(duì)全網(wǎng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控并對(duì)故障部分及時(shí)進(jìn)行維修。表5給出了采用傳統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法時(shí)局部功率估計(jì)結(jié)果和運(yùn)行狀態(tài)以及采用兩級(jí)狀態(tài)估計(jì)方法時(shí)變電站內(nèi)各出線節(jié)點(diǎn)的功率估計(jì)結(jié)果。從表5可以看出，傳統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的功率估計(jì)結(jié)果并不能反映電網(wǎng)正處于非全相運(yùn)行狀態(tài)。采用兩級(jí)狀態(tài)估計(jì)方法時(shí)，經(jīng)變電站級(jí)狀態(tài)估計(jì)可知，圖3中出線節(jié)點(diǎn)2(支路1-5)及出線節(jié)點(diǎn)5(負(fù)荷L12)的三相各相間的功率狀態(tài)估計(jì)結(jié)果不平衡較大。變電站級(jí)出線節(jié)點(diǎn)的三相復(fù)電流估計(jì)結(jié)果及三相電流不平衡度如表6所示。從表6中可以看出，上述節(jié)點(diǎn)2及節(jié)點(diǎn)5三相電流不平衡度很大，即支路Tl和負(fù)荷L12三相電流不平衡度很大，需向調(diào)度中心發(fā)送報(bào)警信息。表5傳統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)局部功率估計(jì)結(jié)果和運(yùn)行狀態(tài)以及兩級(jí)狀態(tài)估計(jì)變電站級(jí)功率估計(jì)結(jié)果(P.U.)表6變電站級(jí)節(jié)點(diǎn)注入電流估計(jì)結(jié)果及三相不平衡度(p.U.)權(quán)利要求一種變電站調(diào)度中心兩級(jí)分布式電網(wǎng)的非線性狀態(tài)估計(jì)方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)設(shè)T1為電網(wǎng)的變電站的狀態(tài)估計(jì)周期，T2為電網(wǎng)的調(diào)度中心的狀態(tài)估計(jì)周期，T1＜T2；采集各變電站中各電壓等級(jí)下來(lái)自電網(wǎng)的遠(yuǎn)方終端單元和相量量測(cè)單元的多源量測(cè)數(shù)據(jù)，來(lái)自遠(yuǎn)方終端單元的量測(cè)數(shù)據(jù)為變電站內(nèi)的各三相電壓幅值、三相電流幅值、三相有功功率、三相無(wú)功功率以及變電站內(nèi)各開關(guān)各相的開關(guān)開合狀態(tài)，來(lái)自相量量測(cè)單元的量測(cè)數(shù)據(jù)為變電站內(nèi)的各三相復(fù)電壓、三相復(fù)電流、三相有功功率和三相無(wú)功功率；(2)設(shè)電網(wǎng)變電站的各電壓等級(jí)下各開關(guān)三相為閉合，形成由連通的無(wú)阻抗開關(guān)支路組成的開關(guān)島，在各開關(guān)島內(nèi)分別進(jìn)行無(wú)阻抗電壓狀態(tài)估計(jì)和無(wú)阻抗功率狀態(tài)估計(jì)，并根據(jù)無(wú)阻抗功率狀態(tài)估計(jì)結(jié)果分別進(jìn)行模擬量壞數(shù)據(jù)的辨識(shí)和開關(guān)開合狀態(tài)壞數(shù)據(jù)辨識(shí)，剔除壞數(shù)據(jù)，根據(jù)新的開關(guān)開合狀態(tài)，形成變電站內(nèi)各電壓等級(jí)下的新開關(guān)島，設(shè)新開關(guān)島有M個(gè)，則其中，K為該變電站內(nèi)電壓等級(jí)個(gè)數(shù)，Nk為第k個(gè)電壓等級(jí)下開關(guān)島個(gè)數(shù)，對(duì)各新開關(guān)島進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，得到變電站內(nèi)各電壓等級(jí)下各開關(guān)的三相開合狀態(tài)各節(jié)點(diǎn)的三相復(fù)電壓各開關(guān)上三相有功功率和無(wú)功功率以及各節(jié)點(diǎn)三相注入有功功率和無(wú)功功率其中分別為與變電站內(nèi)的變壓器、線路及容抗器相連的出線節(jié)點(diǎn)的三相注入有功功率和無(wú)功功率，分別為除出線節(jié)點(diǎn)以外的物理節(jié)點(diǎn)的三相注入有功功率和無(wú)功功率，上標(biāo)表示三相；(3)以步驟(2)的變電站內(nèi)各電壓等級(jí)下各新開關(guān)島分別為一條母線，則共有M條母線，母線的復(fù)電壓為通過(guò)求解得到變電站內(nèi)第m個(gè)新開關(guān)島的母線復(fù)電壓其中，為上述各節(jié)點(diǎn)三相復(fù)電壓的第i個(gè)值，n為第m個(gè)新開關(guān)島內(nèi)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，則母線的a、b線電壓相量為為母線a相電壓相量，為母線b相電壓相量；(4)根據(jù)步驟(2)的變電站三相狀態(tài)估計(jì)結(jié)果，通過(guò)求解得到第m個(gè)新開關(guān)島內(nèi)各開關(guān)上三相復(fù)電流通過(guò)求解得到第m個(gè)新開關(guān)島內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的三相注入復(fù)電流其中為與變電站內(nèi)的變壓器、線路及容抗器相連的出線節(jié)點(diǎn)的三相注入復(fù)電流，為除出線節(jié)點(diǎn)以外的物理節(jié)點(diǎn)的三相注入復(fù)電流，出線節(jié)點(diǎn)a相的電流相量為(5)根據(jù)步驟(3)中變電站內(nèi)各母線三相復(fù)電壓得到變電站內(nèi)各母線三相電壓的正序分量和負(fù)序分量<mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><msub><mover><mi>U</mi><mo>·</mo></mover><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>3</mn></mfrac><mrow><mo>(</mo><msup><mover><mi>U</mi><mo>·</mo></mover><mi>a</mi></msup><mo>+</mo><mi>a</mi><msup><mover><mi>U</mi><mo>·</mo></mover><mi>b</mi></msup><mo>+</mo><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup><msup><mover><mi>U</mi><mo>·</mo></mover><mi>c</mi></msup><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mover><mi>U</mi><mo>·</mo></mover><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>3</mn></mfrac><mrow><mo>(</mo><msup><mover><mi>U</mi><mo>·</mo></mover><mi>a</mi></msup><mo>+</mo><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup><msup><mover><mi>U</mi><mo>·</mo></mover><mi>b</mi></msup><mo>+</mo><mi>a</mi><msup><mover><mi>U</mi><mo>·</mo></mover><mi>c</mi></msup><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr></mtable></mfenced>其中，計(jì)算得到變電站內(nèi)各母線的三相復(fù)電壓正序分量幅值|U1|和負(fù)序分量幅值|U2|<mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><mo>|</mo><msub><mi>U</mi><mn>1</mn></msub><mo>|</mo><mo>=</mo><msqrt><msubsup><mi>U</mi><mrow><mn>1</mn><mi>real</mi></mrow><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>U</mi><mrow><mn>1</mn><mi>imag</mi></mrow><mn>2</mn></msubsup></msqrt></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>|</mo><msub><mi>U</mi><mn>2</mn></msub><mo>|</mo><mo>=</mo><msqrt><msubsup><mi>U</mi><mrow><mn>2</mn><mi>real</mi></mrow><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>U</mi><mrow><mn>2</mn><mi>imag</mi></mrow><mn>2</mn></msubsup></msqrt></mtd></mtr></mtable></mfenced>其中，U1real和U1imag為變電站內(nèi)各母線三相復(fù)電壓正序分量的實(shí)部和虛部，U2real和U2imag為負(fù)序分量的實(shí)部和虛部，通過(guò)求解得到變電站內(nèi)各母線的三相電壓不平衡度；(6)由步驟(4)變電站內(nèi)各出線節(jié)點(diǎn)的三相注入復(fù)電流計(jì)算得到各出線節(jié)點(diǎn)三相電流的正序分量和負(fù)序分量<mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><msub><mover><mi>I</mi><mo>·</mo></mover><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>3</mn></mfrac><mrow><mo>(</mo><msubsup><mover><mi>I</mi><mo>·</mo></mover><mi>LN</mi><mi>a</mi></msubsup><mo>+</mo><mi>a</mi><msubsup><mover><mi>I</mi><mo>·</mo></mover><mi>LN</mi><mi>b</mi></msubsup><mo>+</mo><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup><msubsup><mover><mi>I</mi><mo>·</mo></mover><mi>LN</mi><mi>c</mi></msubsup><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mover><mi>I</mi><mo>·</mo></mover><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>3</mn></mfrac><mrow><mo>(</mo><msubsup><mover><mi>I</mi><mo>·</mo></mover><mi>LN</mi><mi>a</mi></msubsup><mo>+</mo><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup><msubsup><mover><mi>I</mi><mo>·</mo></mover><mi>LN</mi><mi>b</mi></msubsup><mo>+</mo><mi>a</mi><msubsup><mover><mi>I</mi><mo>·</mo></mover><mi>LN</mi><mi>c</mi></msubsup><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr></mtable></mfenced>其中，計(jì)算得到各出線節(jié)點(diǎn)三相電流的正序分量幅值和負(fù)序分量幅值<mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><mo>|</mo><msub><mover><mi>I</mi><mo>·</mo></mover><mn>1</mn></msub><mo>|</mo><mo>=</mo><msqrt><msubsup><mi>I</mi><mrow><mn>1</mn><mi>real</mi></mrow><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>I</mi><mrow><mn>1</mn><mi>imag</mi></mrow><mn>2</mn></msubsup></msqrt></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>|</mo><msub><mover><mi>I</mi><mo>·</mo></mover><mn>2</mn></msub><mo>|</mo><mo>=</mo><msqrt><msubsup><mi>I</mi><mrow><mn>2</mn><mi>real</mi></mrow><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>I</mi><mrow><mn>2</mn><mi>imag</mi></mrow><mn>2</mn></msubsup></msqrt></mtd></mtr></mtable></mfenced>其中，I1real和I1imag分別為正序分量的實(shí)部和虛部，I2real和I2imag分別為負(fù)序分量的實(shí)部和虛部，通過(guò)求解得到變電站內(nèi)各出線節(jié)點(diǎn)三相電流不平衡度；(7)通過(guò)如下公式<mrow><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><msub><mi>P</mi><mi>CB</mi></msub><mo>=</mo><msubsup><mi>P</mi><mi>CB</mi><mi>a</mi></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>P</mi><mi>CB</mi><mi>b</mi></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>P</mi><mi>CB</mi><mi>c</mi></msubsup></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>Q</mi><mi>CB</mi></msub><mo>=</mo><msubsup><mi>Q</mi><mi>CB</mi><mi>a</mi></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>Q</mi><mi>CB</mi><mi>b</mi></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>Q</mi><mi>CB</mi><mi>c</mi></msubsup></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>P</mi><mi>ND</mi></msub><mo>=</mo><msubsup><mi>P</mi><mi>ND</mi><mi>a</mi></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>P</mi><mi>ND</mi><mi>b</mi></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>P</mi><mi>ND</mi><mi>c</mi></msubsup></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>Q</mi><mi>ND</mi></msub><mo>=</mo><msubsup><mi>Q</mi><mi>ND</mi><mi>a</mi></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>Q</mi><mi>ND</mi><mi>b</mi></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>Q</mi><mi>ND</mi><mi>c</mi></msubsup></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>,</mo></mrow>計(jì)算變電站內(nèi)各開關(guān)三相總有功功率PCB和三相總無(wú)功功率QCB，以及變電站內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的三相注入總有功功率和三相總無(wú)功功率其中PLN、QLN分別為變電站內(nèi)各出線節(jié)點(diǎn)的三相總有功功率和無(wú)功功率，Pnd、Qnd分別為除出線節(jié)點(diǎn)以外的物理節(jié)點(diǎn)的三相總有功功功率和無(wú)功功率；(8)計(jì)算變電站內(nèi)各開關(guān)的三相總開合狀態(tài)zCB，其中第i個(gè)開關(guān)的三相總開合狀態(tài)計(jì)算公式如下<mrow><msub><mi>z</mi><mrow><mi>CB</mi><mo>,</mo><mi>i</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><mn>0</mn><mo>,</mo><mi>if</mi><msubsup><mi>z</mi><mrow><mi>CB</mi><mo>,</mo><mi>i</mi></mrow><mi>a</mi></msubsup><mo>=</mo><msubsup><mi>z</mi><mrow><mi>CB</mi><mo>,</mo><mi>i</mi></mrow><mi>b</mi></msubsup><mo>=</mo><msubsup><mi>z</mi><mrow><mi>CB</mi><mo>,</mo><mi>i</mi></mrow><mi>c</mi></msubsup><mo>=</mo><mn>0</mn><mo>;</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>if</mi><msubsup><mi>z</mi><mrow><mi>CB</mi><mo>,</mo><mi>i</mi></mrow><mi>a</mi></msubsup><mo>=</mo><msubsup><mi>z</mi><mrow><mi>CB</mi><mo>,</mo><mi>i</mi></mrow><mi>b</mi></msubsup><mo>=</mo><msubsup><mi>z</mi><mrow><mi>CB</mi><mo>,</mo><mi>i</mi></mrow><mi>c</mi></msubsup><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>;</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>2</mn><mo>,</mo><mi>alarm</mi></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow>其中，0表示開關(guān)的三相都閉合，1表示開關(guān)的三相都斷開，2表示開關(guān)的三相開合狀態(tài)不一致，處于報(bào)警狀態(tài)，并向調(diào)度中心發(fā)送非全相運(yùn)行狀態(tài)的報(bào)警信號(hào)；(9)當(dāng)?shù)竭_(dá)電網(wǎng)的變電站的狀態(tài)估計(jì)周期T1時(shí)，重復(fù)步驟(1)(9)，進(jìn)行周期性變電站狀態(tài)估計(jì)，當(dāng)?shù)竭_(dá)電網(wǎng)的調(diào)度中心的狀態(tài)估計(jì)周期T2時(shí)，進(jìn)行以下步驟；(10)電網(wǎng)的調(diào)度中心從各變電站采集量測(cè)量熟數(shù)據(jù)zse。，其中，當(dāng)調(diào)度中心需要正序熟數(shù)據(jù)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)時(shí)，其中，表示正序熟數(shù)據(jù)，當(dāng)調(diào)度中心需要單相熟數(shù)據(jù)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)時(shí)，表示單相熟數(shù)據(jù)，同時(shí)調(diào)度中心從各變電站采集以下變電站狀態(tài)估計(jì)結(jié)果變電站的各母線三相電壓不平衡度εU、各出線節(jié)點(diǎn)三相電流不平衡度εI以及各開關(guān)的三相總開合狀態(tài)zCB；(11)調(diào)度中心采集電網(wǎng)中不參與變電站狀態(tài)估計(jì)的各變電站原始量測(cè)量zmeas，其中，當(dāng)調(diào)度中心需要正序量測(cè)量對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)時(shí)，其中，表示正序量測(cè)量，|U′1|為遠(yuǎn)方終端單元采集到的變電站內(nèi)各電氣母線電壓幅值，|I′1|為遠(yuǎn)方終端單元采集到的各出線節(jié)點(diǎn)的電流幅值，P′、Q′分別為遠(yuǎn)方終端單元采集到的各出線節(jié)點(diǎn)的三相總的有功功率和無(wú)功功率，為相量量測(cè)單元采集到的各電氣母線正序復(fù)電壓，分別為相量量測(cè)單元采集到的各出線節(jié)點(diǎn)的正序復(fù)電流，P′PMU、Q′PMU分別為相量量測(cè)單元采集到的各出線節(jié)點(diǎn)的三相總有功功率和無(wú)功功率，當(dāng)調(diào)度中心需要單相熟數(shù)據(jù)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)時(shí)，其中，表示單相量測(cè)量，|U′ab|為遠(yuǎn)方終端單元采集到的變電站內(nèi)各電氣母線a、b線電壓幅值，|I′a|為遠(yuǎn)方終端單元采集到的變電站內(nèi)各出線節(jié)點(diǎn)的a相電流幅值，為相量量測(cè)單元采集到的變電站內(nèi)各電氣母線a、b線電壓相量，為相量量測(cè)單元采集到的變電站內(nèi)各出線節(jié)點(diǎn)的a相電流相量；(12)當(dāng)調(diào)度中心的第i個(gè)開關(guān)的三相總開合狀態(tài)zCB1等于2時(shí)，即為非全相運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，處于報(bào)警狀態(tài)；設(shè)置一個(gè)三相電流不平衡度閾值，當(dāng)變電站內(nèi)各出線節(jié)點(diǎn)的三相復(fù)電流不平衡度εI大于此閾值時(shí)，處于報(bào)警狀態(tài)；設(shè)置一個(gè)三相電壓不平衡度閾值，當(dāng)變電站內(nèi)各母線的三相電壓不平衡度εU大于此閾值時(shí)，處于報(bào)警狀態(tài)；利用各變電站狀態(tài)估計(jì)結(jié)果，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)拓?fù)浞治龊蜖顟B(tài)估計(jì)，傳統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)目標(biāo)函數(shù)如下J(x)＝[zh(x)]TR1]T[zh(x)]其中，狀態(tài)量x＝(v1，...vm，θ1，...，θm)T表示電網(wǎng)各母線的電壓幅值和相角，量測(cè)矢量包括變電站狀態(tài)估計(jì)得到的量測(cè)量熟數(shù)據(jù)zse及沒有進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)的變電站的原始量測(cè)量zmeas；(13)重復(fù)步驟(1)(13)，進(jìn)行變電站調(diào)度中心兩級(jí)分布式電網(wǎng)的非線性狀態(tài)估計(jì)。FSA00000205924400011.tif,FSA00000205924400012.tif,FSA00000205924400013.tif,FSA00000205924400014.tif,FSA00000205924400015.tif,FSA00000205924400016.tif,FSA00000205924400017.tif,FSA00000205924400018.tif,FSA00000205924400019.tif,FSA000002059244000110.tif,FSA000002059244000111.tif,FSA000002059244000112.tif,FSA000002059244000113.tif,FSA000002059244000114.tif,FSA000002059244000115.tif,FSA000002059244000116.tif,FSA000002059244000117.tif,FSA000002059244000118.tif,FSA000002059244000119.tif,FSA00000205924400021.tif,FSA00000205924400022.tif,FSA00000205924400023.tif,FSA00000205924400024.tif,FSA00000205924400025.tif,FSA00000205924400026.tif,FSA00000205924400027.tif,FSA00000205924400028.tif,FSA00000205924400029.tif,FSA000002059244000210.tif,FSA000002059244000212.tif,FSA000002059244000214.tif,FSA000002059244000215.tif,FSA000002059244000216.tif,FSA000002059244000217.tif,FSA000002059244000218.tif,FSA000002059244000219.tif,FSA00000205924400031.tif,FSA00000205924400032.tif,FSA00000205924400033.tif,FSA00000205924400035.tif,FSA00000205924400036.tif,FSA00000205924400037.tif,FSA00000205924400039.tif,FSA000002059244000310.tif,FSA00000205924400041.tif,FSA00000205924400042.tif,FSA00000205924400043.tif,FSA00000205924400044.tif,FSA00000205924400045.tif,FSA00000205924400046.tif,FSA00000205924400047.tif,FSA00000205924400048.tif,FSA00000205924400049.tif,FSA000002059244000410.tif,FSA000002059244000411.tif,FSA000002059244000412.tif,FSA000002059244000413.tif全文摘要本發(fā)明涉及一種變電站-調(diào)度中心兩級(jí)分布式電網(wǎng)的非線性狀態(tài)估計(jì)方法，屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制
技術(shù)領(lǐng)域：
。首先在變電站中利用來(lái)自PMU、RTU的多源量測(cè)，采用變電站三相無(wú)阻抗非線性多源狀態(tài)估計(jì)方法進(jìn)行變電站狀態(tài)估計(jì)，同步辨識(shí)并剔除變電站內(nèi)開關(guān)開合狀態(tài)壞數(shù)據(jù)和模擬量壞數(shù)據(jù)，獲得各變電站的高可靠性的三相拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、高精度的三相狀態(tài)估計(jì)結(jié)果及三相不平衡度并實(shí)時(shí)上傳到調(diào)度中心，同時(shí)沒有參與變電站狀態(tài)估計(jì)的變電站選擇部分原始量測(cè)量上傳到調(diào)度中心，調(diào)度中心利用上傳的正序或單相量對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行拓?fù)浞治黾胺蔷€性單相狀態(tài)估計(jì)，有效監(jiān)視全網(wǎng)三相不平衡程度和非全相運(yùn)行的情況，并實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)到兩級(jí)分布式狀態(tài)估計(jì)的過(guò)渡。文檔編號(hào)G01R21/00GK101924364SQ20101023748公開日2010年12月22日申請(qǐng)日期2010年7月23日優(yōu)先權(quán)日2010年7月23日發(fā)明者吳文傳,孫宏斌,張伯明,李青芯,郭慶來(lái)申請(qǐng)人:清華大學(xué)