配电系统状态估计DSE

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1、配电系统状态估计(DSE)报告人：董树锋导师：卢强教授2005.5主要内容配电系统状态估计(DSE)概述DSE的基本理论配电系统结构特点和建模配电系统状态估计的方法工作目标和计划1.配电系统状态估计(DSE)概述1.1问题的提出用户对电能质量和可靠性要求越来越高；配电系统SCADA系统被越来越多地安装，能够提供实时数据供配电系统分析和控制使用；出于经济性的考虑，测量设备安装的数目是有限的，因此实时数据是不足的；由于设备和通讯的问题，传送到控制中心的数据有可能不正确，不可靠或者是时延的；DSE是解决上述

2、问题一种高效的方法1.配电系统状态估计(DSE)概述1.2DSE的功能探测网络拓扑变化；估计出系统的状态，计算出系统的潮流分布；是其他配电自动化高级应用的基础1.配电系统状态估计(DSE)概述1.3SE的历史输电系统级的状态估计，已经有30多年的应用历史，已经成为一项成熟的技术对配电状态估计的研究不过是近十几年的事如何把输电系统成熟的状态估计技术运用到配电系统中，是DSE技术研究的一个主要的方向2.DSE的基本理论电力系统的量测量方程可表示为(2-1)式中z为量测值矢量；h(x)为量测量的计算值矢量；

3、v为量测误差矢量采用加权最小二乘估计，则给定量测矢量z以后,状态估计矢量x是使目标函数J(x)达到最小的x的值(2-2)式中表示量测量的权重，且是对角阵，当x使得J(x)最小时：(2-3)叫量测Jacobian矩阵2.DSE的基本理论（2-3）式是个非线性方程组，不易用解析的方法直接求解，可以用牛顿拉夫逊方法迭代求解，第i步迭代中，有(2-4)(2-5)（2-4）式中称为Gain矩阵当小于一个足够小的数时，我们认为迭代已经收敛，求得的x即为状态估计后的状态变量3.配电系统结构特点和建模3.1配电系统的

4、结构特点配电系统主要是由馈线构成，而馈线主要是辐射形式的，在某些情况下可能有少量的弱环网结构出现，而且最主要是单环网；配电系统是三相不对称的，馈线的支路可能是单相、双相或者三相的；馈线的负荷很分散，这些负荷对民用电往往是单相或者三相，对商业和工业用电来说往往是三相的；馈线段部分常是很短的线路，没有经过换位，支路电阻r和电抗x之比r/x一般比较大；3.配电系统结构特点和建模3.2配电系统馈电线建模根据根据配电系统的特点，馈电线采用三相建模，如图：将地节点消去，电压电流关系可以写成：(3-1)3.配电系统

5、结构特点和建模3.2配电系统馈电线建模将上式写成导纳矩阵形式有：三相馈电线的等值电路为：(3-2)4.配电系统状态估计的方法配网通常缺少实时量测，需要补充虚拟量测数据才能够进行状态估计计算。因此有必要发展适合配电网的状态估计算法。目前，DSE一般都采用加权最小二乘法(WLS)4.配电系统状态估计的方法4.1不同状态估计方法之间的区别状态变量的选取节点电压做为状态量(直角坐标/极坐标)支路电流作为状态量(直角坐标/极坐标)对量测量的处理对量测量不转换；功率量测、电流幅值量测都转换成等效电流量测；建模的细

6、节4.2主要的几种方法4.2.1Baran将节点电压和相角作为状态变量，利用Jacobian矩阵做迭代,问题是如果P,Q测量值不足的情况下，对电流相角无法比较准确的估计，算法的收敛好坏就很难保证，并且该算法需要求Jacobian矩阵，计算量大4.2主要的几种方法4.2.2Baran和kelley提出了一种基于支路电流的状态估计算法。该方法以支路电流为状态变量，通过量测变换，将各种量测变换成等值的复电流量测，使法方程三相解耦，稍加改动，就可应用于弱环状的配电网。该算法忽略电压幅值量测，Gain矩阵较复杂

7、，很大程度上限制了它在实时数据不足的配电系统中的应用4.2主要的几种方法4.2.3Lu，Teng和Liu提出了一种配电状态估计的实用算法。在直角坐标下，用节点电压的实部和虚步作为状态量。由上面两式，可得：(4-1)(4-2)4.2.3Lu,Teng和Liu提出的一种配电状态估计的实用算法。多种类型量测，包括支路功率量测，支路电流幅值量测，节点注入功率量测，节点注入电流幅值量测都相应的转换成等效电流量测，并用直角坐标表示，电压幅值量测转化为等效电压量测，并用直角坐标表示，得到一个恒定的Jacobian矩

8、阵。该算法能够处理环网和所有现有的量测，Gain矩阵恒定，只需要做一次因子分解。不足之处在于，该算法的Gain矩阵三相不解耦，虚实部也不解耦，收敛性的好坏与等效电流量测和等效电压量测的估计好坏有关。4.2主要的几种方法4.2.4小结还有不少方法是对上面介绍的几种方法的改进状态变量的选择和量测量的变换应该有利于获得恒定的Gain矩阵，减少计算量如果Gain矩阵可以三相解耦或者虚实部解耦，可以提高计算速度，很多改进都是在这方面下功夫5.工作目标和计划5.1需