一種基于電流量測(cè)變換的分布式發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于電流量測(cè)變換的分布式發(fā)電系 統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著智能配電網(wǎng)的不斷發(fā)展，分布式電源將會(huì)不斷地接入配電網(wǎng)，對(duì)配電網(wǎng)安全 可靠運(yùn)行提出了新的要求，而對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)是實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)智能調(diào)度的前提。在 保持系統(tǒng)可觀測(cè)的前提下，狀態(tài)估計(jì)能夠根據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)的冗余度提高數(shù)據(jù)的精度，估計(jì)出 沒有量測(cè)裝置處的電氣信息，和潮流計(jì)算相比，狀態(tài)估計(jì)是前者的擴(kuò)展和延續(xù)，計(jì)算結(jié)果也 更準(zhǔn)確，所W通過研究含分布式電源的配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)方法來分析分布式電源的滲透對(duì)配 電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)的影響具有重要的意義。
[0003] 當(dāng)配電網(wǎng)接入分布式電源之后，將由單電源供電變成多電源供電的系統(tǒng)，配電網(wǎng) 的潮流也將發(fā)生改變，需要對(duì)配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)算法進(jìn)行必要的調(diào)整，另外，分布式電源的接 入增加了配電系統(tǒng)的量測(cè)量，對(duì)提高配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)的精度將產(chǎn)生積極的影響。針對(duì)不同 的分布式電源類型接入配網(wǎng)帶來的不同影響，需要針對(duì)其自身特性，研究適應(yīng)于分布式發(fā) 電系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)算法。為智能配電網(wǎng)的控制和運(yùn)行提供安全評(píng)估基礎(chǔ)。另一方面，考慮 到電力系統(tǒng)由于漏測(cè)量或其他原因造成不可觀察時(shí)，如何病態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估，直接關(guān) 系到電力系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)估效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)對(duì)對(duì)處理病態(tài)系統(tǒng)問題的不足，本發(fā)明提出了一種基于電 流量測(cè)變換的分布式發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法，一方面可W解決病態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)問題，一 方面對(duì)分布式電源接入并網(wǎng)進(jìn)行了并網(wǎng)處理，實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)。
[0005] 本發(fā)明是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)，一種基于電流量測(cè)變換的分布式發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法，具 體步驟包括：
[0006] 首先，將支路功率量測(cè)，節(jié)點(diǎn)功率量側(cè)W及功率偽量測(cè)量轉(zhuǎn)換為支路電流的實(shí)部 和虛部，并根據(jù)分布式電源的特性及類型求其等效節(jié)點(diǎn)的支路電流；
[0007] 然后，構(gòu)建測(cè)量矩陣和信息矩陣，采用奇異值分解法對(duì)信息矩陣其對(duì)應(yīng)逆矩陣； [000引然后，W各支路的電流量作為狀態(tài)量，采用最小二乘估計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，修正 支路電流；
[0009] 接著，根據(jù)更新后的支路電流，利用后代法求解各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓向量；
[0010] 最后，再利用所求得的節(jié)點(diǎn)電壓做量測(cè)變換，修正支路電流，求得各節(jié)點(diǎn)電壓，如 此反復(fù)直到滿足收斂條件為止。
[0011] 進(jìn)一步，采用最小二乘估計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，修正支路電流的方法，具體步驟包 括：
[0012] 首先，基于最小二乘法理論，W電流兩側(cè)量為狀態(tài)變量的估計(jì)值i的矩形式表示 為：
[001 引 X= (//欠-1//)-1//廬 I;
[0014]W B =HTrIh作為量測(cè)方程的信息矩陣。采用奇異值分解對(duì)信息矩陣進(jìn)行處理： [001 引B=USyT [001 引Bi=VSiuT
[0017] 若S矩陣對(duì)角元素均大于0,則系統(tǒng)狀態(tài)是客觀的。若對(duì)角元素存在非正數(shù)，則表 示系統(tǒng)是病態(tài)的，存在不可觀測(cè)區(qū)域。
[0018] 接著，在求得電流狀態(tài)量后，根據(jù)W下公式修正每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的功率量測(cè)量。
[0019] 戶+廢=滬.(巧
[0020] 然后，根據(jù)配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，利用后代法求解每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓。
[。。21]巧=巧
[0022] 然后，根據(jù)收斂條件判斷是否收斂，滿足收斂條件時(shí)迭代結(jié)束。
[0023] m組:扔-
[0024] 若不滿足收斂條件，則根據(jù)公式進(jìn)行下一輪迭代：
[0025] 二（Kr乂/7-)-| //7riz
[0026] 所述的基于電流量測(cè)變換的分布式發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法，對(duì)分布式電源的處理 方法具體包括：
[0027] (1)在對(duì)含分布式電源的電力系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)時(shí)，需要根據(jù)分布式電源類型建 立不同的計(jì)算模型和處理方案。根據(jù)不同的分布式電源發(fā)電屬性和并網(wǎng)產(chǎn)生的影響，可W 將分布式電源分為4中節(jié)點(diǎn)類型，分別為：PQ節(jié)點(diǎn)、PQ(V)節(jié)點(diǎn)、PV節(jié)點(diǎn)及I節(jié)點(diǎn)。根據(jù)分 布式電源類型的不同，分別進(jìn)行處理；
[0028] (2)對(duì)PQ節(jié)點(diǎn)，將其當(dāng)做常規(guī)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)考慮，并直接通過功率變化公式將其轉(zhuǎn)換 為電流量測(cè)量；
[002引 做對(duì)PQ(V)節(jié)點(diǎn)，由于PQ(V)節(jié)點(diǎn)類型的分布式電源保持有功功率恒定，而輸出 的無功功率和電壓有關(guān)系，因此在每次迭代時(shí)將其轉(zhuǎn)換為PQ節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)功率變化公式將 其轉(zhuǎn)化為電流量量測(cè)。而每次在迭代前根據(jù)得到的新電壓值對(duì)輸出的無功功率進(jìn)行修正。
[0030] (4)對(duì)PV節(jié)點(diǎn)，由于PV節(jié)點(diǎn)類型的分布式電源保持有功功率和節(jié)點(diǎn)電壓幅值恒 定，因此在迭代時(shí)將其轉(zhuǎn)換為PQ節(jié)點(diǎn)，有功功率量測(cè)量不變，無功功率量測(cè)量按照功率因 數(shù)取0. 5或0. 8進(jìn)行求取，然后根據(jù)功率公式將其轉(zhuǎn)化為電流量量測(cè)；而每次在迭代后，采 用疊加補(bǔ)償電流的方法來彌補(bǔ)節(jié)點(diǎn)電壓復(fù)制與電壓量測(cè)量不相等的電壓復(fù)制差。
[0031] (5)當(dāng)PV節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)無功功率越現(xiàn)實(shí)，將PV節(jié)點(diǎn)的無功功率設(shè)定為發(fā)電機(jī)的無功功 率上限，在此后的迭代中，將該節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換為PQ節(jié)點(diǎn)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，而不再考慮電壓復(fù)制差 的影響。
[0032] 發(fā)明的基于電流量測(cè)變換的分布式發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法，一方面對(duì)狀態(tài)估計(jì)算 法的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，提出了針對(duì)各類分布式電源節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)估計(jì)方法，對(duì)四類分 布式電源節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行了討論，提出運(yùn)四類節(jié)點(diǎn)在狀態(tài)估計(jì)中的處理策略，使得算法更加 具有適用性；另一方面，引進(jìn)奇異分解策略，運(yùn)用奇異值分解方法將信息矩陣處理為正交矩 陣、對(duì)角矩陣S W及正交矩陣的乘積，實(shí)現(xiàn)對(duì)病態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)。而由于在迭代過程中只 需對(duì)信息矩陣進(jìn)行一次奇異值分解，節(jié)省了程序運(yùn)行時(shí)間。
【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明提出的一種基于電流量測(cè)變換的分布式發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法的 基本步驟；
[0034]圖2是本發(fā)明提出的一種基于電流量測(cè)變換的分布式發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法的 流程圖；
[0035] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的含分布式電源的IE邸36節(jié)點(diǎn)弱環(huán)配電網(wǎng)；
【具體實(shí)施方式】
[0036]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0037] 參見圖1，本發(fā)明提出了一種基于電流量測(cè)變換的分布式發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法。
[0038] 步驟SI,將支路功率量測(cè)，節(jié)點(diǎn)功率量側(cè)W及功率偽量測(cè)量轉(zhuǎn)換為支路電流的實(shí) 部和虛部；
[0039] 步驟S2,根據(jù)分布式電源的特性及類型求其等效節(jié)點(diǎn)的支路電流；
[0040] 步驟S3,構(gòu)建測(cè)量矩陣和信息矩陣，并對(duì)信息矩陣進(jìn)行奇異值分解求其對(duì)應(yīng)逆矩 陣；
[0041] 步驟S4, W各支路的電流量作為狀態(tài)量，采用最小二乘估計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，修 正支路電流；
[004引步驟S5,根據(jù)更新后的支路電流，利用后代法求解各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓向量；
[0043] 步驟S6,再利用所求得的節(jié)點(diǎn)電壓做量測(cè)變換，修正支路電流，求得各節(jié)點(diǎn)電壓， 如此反復(fù)直到滿足收斂條件為止。
[0044] 根據(jù)分布式電源的特性及類型求其等效節(jié)點(diǎn)的支路電流方法為：
[004引將分布式電源分為四種節(jié)點(diǎn)類型，即PQ節(jié)點(diǎn)、PQ(V)節(jié)點(diǎn)、PV節(jié)點(diǎn)及I節(jié)點(diǎn)；PQ 節(jié)點(diǎn)類型的分布式電源在狀態(tài)估計(jì)算法中，需要通過功率變換公式將其轉(zhuǎn)換為電流量測(cè)； PQ(V)節(jié)點(diǎn)類型的分布式電源輸出的無功功率和節(jié)點(diǎn)電壓有關(guān)，先將其先轉(zhuǎn)換成PQ節(jié)點(diǎn)， 并求其電流量測(cè)；PV節(jié)點(diǎn)類型的分布式電源轉(zhuǎn)換成PQ節(jié)點(diǎn)，并求其電流量測(cè)，轉(zhuǎn)換為電流 量測(cè)的方法為：有功功率量測(cè)不變，無功功率量測(cè)按功率因數(shù)為0. 5或0. 8取恒定值，然后 就可W計(jì)算其節(jié)點(diǎn)負(fù)荷注入電流量測(cè)。如果出現(xiàn)PV節(jié)點(diǎn)的注入無功功率越限，那么將PV 節(jié)點(diǎn)的無功注入設(shè)定為發(fā)電機(jī)的無功輸出上限，在此后的迭代中，該節(jié)點(diǎn)作為PQ節(jié)點(diǎn)加入 運(yùn)算，不用考慮電壓幅值差帶來的影響；I節(jié)點(diǎn)類型的分布式電源在狀態(tài)估計(jì)中只需直接 作為負(fù)的負(fù)荷電流量測(cè)。
[0046] 對(duì)信息矩陣按照公式進(jìn)行奇異分解：