配电系统状态估计研究

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1、配电系统状态估计研究StudyonDistributionSystemStateEstimation（申请工学博士学位）一级学科：电气工程学科专业：电力系统及其自动化研究生：梁栋指导教师：王守相教授二零一七年五月万方数据万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并

2、表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据万方数据摘要分布式电源和电动汽车的大量接入使得配电系统不确定因素增加而导致运行状态复杂多变。为确保系统的安全稳

3、定运行，需要对配电系统全局实时状态准确感知，而状态估计是感知系统状态的最有效手段之一。本文主要围绕配电系统状态估计开展了研究，主要研究成果如下：1）在基于支路电流的配电系统三相状态估计极坐标模型的基础上，提出了一种有功/无功解耦的配电系统三相可观测性分析和关键数据辨识方法，并给出了有功/无功解耦和非迭代的严格理论证明，所提方法可一次性快速辨识出不可观测支路和关键量测数据，从而大幅提高了计算速度，同时，由于采用的量测雅可比矩阵元素均为非负整数，因而方法具有良好的数值稳定性。2）构建了配电系统三相量测优化配置模型，提出了三

4、相不良数据的区域修正辨识方法。首先从网络可观测性和状态估计精度两方面建立了量测优化配置解析模型，以保证任一量测缺失时网络可观测，且状态估计误差总方差最小，其次提出了不良数据辨识的区域修正辨识方法，以关键量测作为边界进行区域划分，在辨识出不良数据后仅修正不良数据所在区域和所在相别的变量，避免了全网各类变量更新及高维矩阵运算，在保证估计精度的前提下，较大幅度提高了计算速度。3）提出了面向配电系统供电可靠性提升的配电自动化终端优化配置方法。以设备购置、运维费用及用户停电损失总费用最小为目标、以供电可靠性指标作为约束建立了配电

5、自动化终端优化配置的整数规划模型，在保证系统具有较高供电可靠性前提下具有较好的投资回报率。模型考虑了架空、电缆两种配电线路的不同特点，并将经济性、可靠性指标显式表达出来，从而可采用成熟的优化软件快速求解。4）提出了三相不平衡配电系统的两阶段可信状态估计方法，首先根据低精度的节点负荷伪量测进行不确定性潮流计算，并采用基于仿射算术的三相前推回代潮流计算得到所有节点电压的初始区间，然后以高精度的实时量测作为更严格的约束对初始区间进行进一步压缩，并采用凹凸性包络技术构造原问题的线性松弛问题，通过求解一系列线性规划问题得到保证包

6、含系统真实状态的最小区间。关键词：配电系统，状态估计，可观测性分析，终端优化配置，不良数据辨识万方数据万方数据ABSTRACTTheintegrationofdistributedgenerationsandemergingloadslikeelectricvehiclesbringsmoreuncertaintyintodistributionsystemandmakesdistributionsystemoperateinamuchmorecomplicatedandchangingstate.Highlyaccu

7、rateandreal-timesensingofdistributionsystemshouldbeachievedtoguaranteesecureandstableoperation,andstateestimationisoneofthemosteffectivetoolstogetthesystemstate.Therefore,thisdissertationfocusesondistributionsystemstateestimation.Thecontributionsaresummarizedasf

8、ollows:1)Anewreal/reactivepowerdecoupledthree-phasenumericalobservabilityanalysismethodandanewcriticaldataidentificationmethodfordistributionsystemsareproposed.Strict