基于PMU量测的电力系统状态估计研究

本文简要回顾了我国电网和调度自动化系统的基本情况，分析了电力系统状态估计的国内外研究现状。 结合我国实际情况，讨论了网络建模中遇到的问题，提出了进行网络建模的几种方法，对采用IEC61970标准进行外网模型交换的方法也进行了研究。对常用的状态估计算法进行了分析和比较，讨论了我国状态估计算法的实际应用情况。 以电力系统状态完全可观测和配置相量量测装置(PMU)数目最小为目标，提出了一种改进的相量量测装置最优配置方法。该算法将启发式方法和模拟退火方法有效结合以确保得到最优解。通过本文提出的配置原则提高了启发式方法的初始方案质量，通过改进配置模型缩少了模拟退火方法的寻优范围，从而提高了求解速度。还提出一种基于节点邻接矩阵的快速可观测性分析方法。 分析了相量量测装置的量测误差情况，指出了相量量测参与状态估计计算的必要性。在完全使用相量量测的情况下，提出了基于直角坐标系的实数形式的电力系统线性量测方程，和相应的线性静态状态估计算法。 对负荷预报加潮流计算的系统状态预报方法进行了改进，通过对误差协方差阵计算公式的推导与简化，提出了新的预报误差协方差阵计算公式，并将其与线性量测方程相结合，提出了基于相量量测的线性动态状态估计算法。 研究了PMU相量量测和SCADA量测混合使用时的数据匹配问题，提出了利用状态量转换预测得到预报系统状态和预报节点注入电流向量的方法。在此基础上，提出了使用PMU实时相量量测和预报节点注入电流向量的线性静态状态估计算法，同时提出了使用PMU实时相量量测和预报系统状态的线性动态状态估计算法。本文将这两种算法与传统状态估计算法相结合，组成了基于混合量测的状态估计混合算法，保证了状态估计的计算精度。混合算法有效地减少了状态估计的计算时间，对PMU的量测配置也没有严格的要求，具有很好的通用性； 采用IEEE测试例题和东北电网实例对提出的算法进行了验证，为实际应用做好了技术准备。