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电力系统在线安全稳定评估和决策的实现依赖于全网实时准确的运行方式。传统状态估计方法由于采用了没有时标的RTU量测数据,一旦发生扰动需要等待较长时间才能获得电网运行状态,而此时电网运行方式已经发生了较大变化,因此,这种基于电网静态过程的传统状态估计方法难以提供电网扰动后的最新运行方式,不能满足在线自适应三道防线和电网实时控制的要求,需要研究电网动态过程状态估计方法。
论文完成了以下几项工作:
1.论文提出了电网全过程状态估计的框架。当电网处于平稳状态时,进行量测时差补偿状态估计;当电网故障切除后,依靠PMU量测对电网动态过程进行状态估计,获得电网全过程数据断面。在静态状态估计周期间隔中,根据PMU时标量测断面检测电网是否发生了扰动,一旦判断出扰动发生,立即识别出故障设备,获得电网最新的拓扑状态,快速提供扰动后的电网运行方式。
2.论文分析了不同数据采集方式的延时对状态估计结果的影响,并特别指出,由于控制中心转发数据量测的延时较大,常规状态估计计算结果误差较大。论文首次提出了量测时差补偿状态估计方法,根据电网正常运行方式下较短时间内状态变化具有线性化的特点,引入了时差补偿因子,在迭代过程中根据不同采集方式的量测偏差对时差补偿因子进行修正,屏蔽由于采集延时产生的量测偏差,得到全网最新时刻的电网状态。
3.提出了临界节点响应电网扰动识别方法,利用PMU量测不可观测区域内部状态变化对PMU量测节点状态响应判断是否发生了扰动。对发生扰动区域,采用支路开断和负荷开断扫描,以临界节点响应一致性判断开断设备,得到最新的拓扑状态,以扰动前负荷为基础通过潮流计算获得扰动后电网状态。
4.首次提出了等效模型电网动态过程状态估计方法,在PMU量测布点不足情况下,对无PMU量测节点引入负荷模型和发电机模型,结合统一时标的量测数据,计算得到电网连续过程断面。利用BPA仿真软件对IEEE-7节点系统支路三相短路故障进行了仿真,应用等效模型动态过程估计方法,把仿真结果作为PMU量测代入计算,验证了该算法的有效性。
论文研究内容适应了当前电网全局监视的需要,解决了不同采集方式延时差异产生的量测误差问题,提高了通过EMS模型拼接得到的全网模型状态估计准确性和时效性。应用本论文的研究成果,可有效提高在线预决策系统中稳定控制策略的更新速度,有利于对电网进行预警、预控。电网动态过程估计所提供的电网扰动过程中的连续断面,可方便用于稳定仿真模型验证,实现电网动态过程监视。