一種基于線性電路的三相配電網(wǎng)可觀測性分析方法與流程
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)中電網(wǎng)狀態(tài)估計領(lǐng)域，特別是涉及一種基于線性電路的三相配電網(wǎng)可觀測性分析方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)可觀測分析方法主要包括拓?fù)浞?、?shù)值法和混合法，其共同特點是都采用正序模型，未考慮三相不平衡量測模型和三相網(wǎng)絡(luò)模型，未考慮分布式電源對可觀測性分析的影響。此外，傳統(tǒng)可觀測性分析僅考慮支路功率和節(jié)點功率量測對可觀測性的影響，并假定有功和無功量測成對出現(xiàn)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于線性電路的三相配電網(wǎng)可觀測性分析方法，是一種更為通用的可觀測性分析方法，能夠處理所有三相量測和三相不平衡的配電網(wǎng)絡(luò)模型。
本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn)：一種基于線性電路的三相配電網(wǎng)可觀測性分析方法，其特征在于：包括以下步驟：
步驟s1：建立三相配電網(wǎng)設(shè)備量測模型；
步驟s2：基于量測雅可比矩陣的秩分析，判斷支路是否可觀，從而得到三相配電網(wǎng)中的不可觀測支路；
步驟s3：根據(jù)不可觀測支路分析結(jié)果，形成三相配電網(wǎng)的可觀測島。
進(jìn)一步地，在所述步驟s1中，建立三相配電網(wǎng)設(shè)備量測模型，具體為：
在建立所述量測建模時，對于三相配電網(wǎng)中的配電變壓器采用一種新的三相建模方法，星型或三角型接法配電變壓器都用基本單繞組變壓器單元組成；在進(jìn)行可觀測性分析中，增加虛擬節(jié)點作為待求狀態(tài)節(jié)點，增加原邊和副邊的支路電流作為待求變量，則虛擬量測方程表示成：
其中，t是變壓器檔位，i、j、k、m是節(jié)點編號，
在建立所述量測建模時，對于線電壓量測，其量測方程表示為：
其中，||表示復(fù)數(shù)量的模，umea表示線電壓量測值，i、j是三相網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點編號；
在建立所述量測建模時，對于分布式電源，其零序和負(fù)序電流?？刂茷?，補(bǔ)充分布式電源注入電網(wǎng)的三相電流作為待求變量，對于分布式電源，補(bǔ)充量測方程為：
其中，
在可觀測性分析中，待觀測變量除節(jié)點電壓幅值和相角外，還包括配電變壓器檔位、配電變壓器原邊和副邊的支路電流、分布式電源注入電網(wǎng)的電流，則所有的功率量測都通過設(shè)定節(jié)點電壓為額定電壓轉(zhuǎn)化為電流量測，方程為：
其中pmea和qmea分別表示有功和無功量測；
如果節(jié)點功率僅存在有功功率量測，則有功功率量測可以表示為：
如果節(jié)點功率僅存在無功功率量測，則無功功率量測可以表示為：
由此，整個配電網(wǎng)絡(luò)的量測模型都由線性電路方程表示完成。
進(jìn)一步地，在所述步驟s2中，基于量測雅可比矩陣的秩分析，得到三相配電網(wǎng)中的不可觀測支路，具體為：
在原有配電網(wǎng)量測的基礎(chǔ)上，將擬增加的支路量測方程雅可比矩陣統(tǒng)一用hk表示，對于p個增加的支路量測，hk維數(shù)是p×β；支路量測是指組成配電網(wǎng)的任一支路的復(fù)數(shù)電流量測，增加的量測包括三相支路量測、兩相支路量測、單相支路量測，原有配電網(wǎng)量測雅可比矩陣用h表示，維數(shù)是α×β；
假設(shè)量測雅可比矩陣的秩為f(f<β)，通過矩陣的初等行變換和列變換，將不相關(guān)的行矢量和列矢量排列在矩陣左上角，量測雅可比矩陣分解為四部分：
其中hf是滿秩部分，hn、hm、hr是其他部分；子矩陣hf的lu分解表示為：hf＝lu；構(gòu)造
則量測雅可比矩陣h等效為：
其中，p＝hm·u-1，hr＝hmu-1l-1hn。
在可觀測性分析中，增益矩陣定義為量測雅可比矩陣的轉(zhuǎn)置乘以量測雅可比矩陣，當(dāng)新增加任一支路量測時，增益矩陣g改寫為g′：
式中，q＝ltl+ptp，
如果
進(jìn)一步地，在所述步驟s3中，獲得可觀測島的方法具體為：遍歷所有支路，虛擬增加支路量測，如果增加支路量測不能夠增加可觀測性，則該支路不可觀測，由此可判斷得到不可觀測的支路，而后剔除掉不可觀測支路，配電網(wǎng)就被分成若干可觀測島。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點在于能夠處理所有三相配電網(wǎng)量測類型，能夠處理分布式電源對三相配電網(wǎng)可觀測性的影響，并能夠分析配電變壓器檔位的可觀測性。
附圖說明
圖1是本發(fā)明三相配電網(wǎng)可觀測性分析流程圖。
圖2是三相配電變壓器的基本組成單元模型。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
本實施例提供一種基于線性電路的三相配電網(wǎng)可觀測性分析方法，如圖1所示，包括以下步驟：
步驟s1：建立三相配電網(wǎng)設(shè)備量測模型；
步驟s2：基于量測雅可比矩陣的秩分析，判斷支路是否可觀，從而得到三相配電網(wǎng)中的不可觀測支路；
步驟s3：根據(jù)不可觀測支路分析結(jié)果，形成三相配電網(wǎng)的可觀測島。
在本實施例中，在所述步驟s1中，建立三相配電網(wǎng)設(shè)備量測模型，具體為：
在建立所述量測建模時，對于三相配電網(wǎng)中的配電變壓器采用一種新的三相建模方法，星型或三角型接法配電變壓器都用基本單繞組變壓器單元組成，圖2是三相配電變壓器的基本組成單元模型；在進(jìn)行可觀測性分析中，增加虛擬節(jié)點作為待求狀態(tài)節(jié)點，增加原邊和副邊的支路電流作為待求變量，則虛擬量測方程表示成：
其中，t是變壓器檔位，i、j、k、m是節(jié)點編號，
在建立所述量測建模時，對于線電壓量測，其量測方程表示為：
其中，||表示復(fù)數(shù)量的模，umea表示線電壓量測值，i、j是三相網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點編號；
在建立所述量測建模時，對于分布式電源，其零序和負(fù)序電流?？刂茷?，補(bǔ)充分布式電源注入電網(wǎng)的三相電流作為待求變量，對于分布式電源，補(bǔ)充量測方程為：
其中，
在可觀測性分析中，待觀測變量除節(jié)點電壓幅值和相角外，還包括配電變壓器檔位、配電變壓器原邊和副邊的支路電流、分布式電源注入電網(wǎng)的電流，則所有的功率量測都通過設(shè)定節(jié)點電壓為額定電壓轉(zhuǎn)化為電流量測，方程為：
其中pmea和qmea分別表示有功和無功量測；
如果節(jié)點功率僅存在有功功率量測，則有功功率量測可以表示為：
如果節(jié)點功率僅存在無功功率量測，則無功功率量測可以表示為：
由此，整個配電網(wǎng)絡(luò)的量測模型都由線性電路方程表示完成。
在本實施例中，在所述步驟s2中，基于量測雅可比矩陣的秩分析，得到三相配電網(wǎng)中的不可觀測支路，具體為：
在原有配電網(wǎng)量測的基礎(chǔ)上，將擬增加的支路量測方程雅可比矩陣統(tǒng)一用hk表示，對于p個增加的支路量測，hk維數(shù)是p×β；支路量測是指組成配電網(wǎng)的任一支路的復(fù)數(shù)電流量測，增加的量測包括三相支路量測、兩相支路量測、單相支路量測，原有配電網(wǎng)量測雅可比矩陣用h表示，維數(shù)是α×β；
假設(shè)量測雅可比矩陣的秩為f(f<β)，通過矩陣的初等行變換和列變換，將不相關(guān)的行矢量和列矢量排列在矩陣左上角，量測雅可比矩陣分解為四部分：
其中hf是滿秩部分，hn、hm、hr是其他部分；子矩陣hf的lu分解表示為：hf＝lu；構(gòu)造
則量測雅可比矩陣h等效為：
其中，p＝hm·u-1，hr＝hmu-1l-1hn。
在可觀測性分析中，增益矩陣定義為量測雅可比矩陣的轉(zhuǎn)置乘以量測雅可比矩陣，當(dāng)新增加任一支路量測時，增益矩陣g改寫為g′：
式中，q＝ltl+ptp，
如果
在本實施例中，在所述步驟s3中，獲得可觀測島的方法具體為：遍歷所有支路，虛擬增加支路量測，如果增加支路量測不能夠增加可觀測性，則該支路不可觀測，由此可判斷得到不可觀測的支路，而后剔除掉不可觀測支路，配電網(wǎng)就被分成若干可觀測島。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
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