含新能源電力系統狀態估計研究現狀和展望研究

潘曉悅

國網上海市電力實業有限公司

摘要：在新能源并網時，需要考慮新能源的特性，并對電力系統的狀態進行深入研究。本文對系統拓撲處理和系統可觀測性方法進行了綜述，對新能源并網模型進行了分類和詳細總結，并對新能源并網模式下電力系統狀態估計方法進行了分析。通過對傳統不良數據檢測和識別方法的總結，對新能源并網后系統中的不良數據檢測技術的難點進行分析，并提出可能的解決方案。此外，還需要對新能源并網模型、新能源系統狀態估計算法以及不良數據的檢測與識別等方面進行研究。

關鍵詞：新能源;電力系統;現狀研究

引言

為推進可持續發展戰略的實施，我國不斷加強新能源的應用研究。但就目前的發展情況來看，新能源還不能滿足當前的需求。為了滿足用戶的需要，必須將新能源與傳統電力系統相連接。但在組網過程中，又對電源系統提出了新的要求。

1.新能源電力系統狀態估計研究現狀分析

在新能源電力系統的狀態估計方面，目前已取得了較大進展。但由于研究時間較短，仍有許多不足之處，主要表現在以下幾個方面：一是基本加權最小二乘法具有很大的優越性;利用約束條件時，必須滿足正態分布才能保證測量精度，但在實際電網中，由于采用加權最小二乘法，測量誤差很少出現正態分布，從而影響測量狀態和電網估算的合理性，因此使用較少;二是電網三相不平衡引起的角度問題。若解決得不好，則使用狀態估計器有一些特殊要求，而且通常需要進行特殊處理，對最終狀態估計精度有影響。

2.電力系統狀態估計的新能源技術探討

2.1多目標優化算法：當估計含有新能源的電力系統的狀態時，要進行大量的計算以得到更為精確的結果。所以，在估算電力系統狀態時，必須采用更科學、更合理的方法。在成功地將新能源電力系統集成到電網中后，原有電網的規模和結構發生了巨大的變化，使原有電網變得復雜，難以適應以往的計算方法。目前的變化然后，結合先前建立的模型，采用多目標優化算法，綜合考慮運輸價格、結構約束、經濟成本等因素，使算法更加科學有效。

2.2建模技術應用的研究：電力系統狀態估計是電力調度系統的重要組成部分，電力調度系統利用系統網絡實時測量數據和靜態數據進行實時建模，對系統的實時運行狀態進行估計和預測。” 電力調度系統的結構中需要對系統的網絡拓撲結構進行處理和對系統的可觀測性進行分析，而且隨著新能源的大規模集成，系統的網絡也在發生變化，并且配電網電流不再是單向流。所以在新能源系統中，網絡拓撲處理分析和并網模型分析是非常必要的。

2.3不良數據的處理：因多個原因（例如，通道干擾、變壓器或測量設備損壞等引起的數據偏差），某些距離過遠的測量結果可能偏離真實值，而且遠距離信號結果因環境因素或是通信設備自身的原因，導致數據在傳輸過程中產生誤差，這種誤差被稱為不良數據。一般認為，在實際電力系統中，大于±（6?7）σ（標準差）的數據是不可靠的。這些數據的存在，降低了系統狀態估計的收斂性能，甚至導致狀態估計失效。一般不良數據處理包括不良數據檢測和辨識。包括新能源電力系統狀態估計的研究現狀和未來的測量和識別。它的作用是在獲取有害數據的基礎上，根據系統提供的冗余信息，尋找和排除測量樣本數據中偶爾出現的少量不良數據。改善了狀態估計的可靠性。

3.新能源電力系統狀態估計展望研究

狀態估計是現代電力系統能源管理系統的重要組成部分，對并網后的新能源進行狀態估計是值得關注和研究的問題。電力系統狀態估計自引入以來已有40多年的歷史。雖然取得了很大成就，但由于傳統的大規模新能源并網，電網結構也在發生變化，規模也在擴大。

3.1對狀態估計相關新能源算法優化的展望：（1）因為傳統的優化算法在數學上是一個含有等式或不等式約束的優化問題，所以隨著網格化規模的增大，它傳統的優化算法不再能解決日益復雜的優化問題。因此，對含新能源電力系統的優化問題局部優化算法中，如禁忌搜索算法、模擬退火算法或混合局部優化與全局優化相結合的算法等問題，仍需探索以達到優化目標。（2）原始狀態估計方法由于網格規模的增大，在計算速度和數值穩定性方面都不能滿足大型系統的監測與通信要求。所以，對大規模新能源并網下分布式狀態估計算法的研究還有待深入。此外，作為大型電網的控制中心，不僅要掌握整個電網的運行狀態，還要掌握系統的局部信息。為此，需要對多區域電力系統狀態估計方法進行深入研究。

3.2對狀態估計相關建模技術應用研究的展望：對網絡拓撲處理進行了研究，提出了一種動態拓撲處理方法，能夠實時反映新能源網格中各個組成部分之間的連接、斷開和動態變化;提出了一種基于圖論的網格劃分和分布式拓撲方法。針對未來規模越來越大的電力系統的運行要求，提出了一種基于智能優化算法的拓撲處理方法，對系統運行拓撲進行優化，從而保證系統運行的經濟效益。

3.3對不良數據的處理技術的展望：（1）隨著新能源大規模網絡接入，系統不良數據的概率值進一步增大，且不良數據之間存在一定的相關性。狀態估計傳統的方法是在分布式環境下對各種不良情況進行檢測，，當處理多個不良數據時明顯有不足的地方，并且隨著系統的規模增大而計算量劇增。因此需要研究新型的狀態估計算法，并且考慮分布式檢測與識別不良數據的多種方法和考慮相關性的分布式不良數據檢測方法，以提高系統的檢測與識別能力，保證系統安全穩定運行。（2）相對于傳統的不良數據識別方法，模糊數學、數據挖掘、創新圖等新理論表明，它們在問題中潛伏著，具有很高的預測能力和良好的規律性。所以，將前沿理論與新理論結合起來用于新能源電力系統不良數據的檢測與識別同樣值得研究。

4.結束語

雖然我國已經開始推廣和應用新能源，并成功地實現了與傳統電力系統的互聯互通，但新能源的發展和應用仍受到各種技術經濟條件的影響。它的局限是不能大規模擴大使用規模，只能作為輔助系統存在。這段時間內，將有更多的機會包括新能源電力系統狀態估計的發展和創新，因此相關人員需要加強這方面的研究。

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