D5000系統狀態估計應用研究

劉艷英 王治宇

摘要：由于國內經濟水平的快速發展，在生活方面，民眾對于電力資源的需求日漸增大，進而使得我國電力系統的規模將逐漸增大，怎么去科學性地對電力資源進行調度便是每一個電力工作者的主要使命，一種智能電網的大腦D5000系統便出現在人們眼前。想要使得D5000電力系統的高級應用功能得以實現，并且保證智能電網調度技術支持系統基礎平臺之中的每個應用的順利完成，都有必要應用到電力系統狀態估計功能。

1電力系統狀態估計概念

電力系統狀態估計，是電力系統調度中心的能量管理系統（EMS）的核心功能之一，其主要的功能是根據電力系統的各種量測信息，估計出電力系統當前的運行狀態。另外，電力系統狀態估計還使用了估計算法將已經壞掉的數據檢查出來，然后清除這些數據，以求到達數據的統一性以及準確性，使得網絡分析之時，有非常可靠的信息數據供其使用，為整個系統的運行起到保障作用。

2 D5000系統中狀態評估的應用

在整個D5000系統之中狀態評估所起到的用處，包含了網絡拓撲分析方面，根據遙信結果，確定網絡拓撲，即節點-支路的連接關系;.根據遙測結果，估計系統的潮流分布，即節點電壓，支路功率等，其結果符合電路定律;量測系統的分析方面;量測預檢測方面，D5000系統狀態估計計算方面以及對不良數據的檢查與辨別方面。

（1）網絡拓撲分析應用

D5000電力系統可以依據智能電網之中的節點-支路的連接關系以及斷路器開合閘的狀態，完成D5000系統狀態估計所需要的計算模型。對網絡拓撲的連接進行分析，根據智能電網之中的節點-支路的連接關系以及斷路器開合閘的狀態，將那些連接在一處的節點合并進母線的計算之中，最終用計算母線來代表智能電網的拓撲結構連接關系。對智能電網設備的帶電狀態進行分析，再依照這些設備的拓撲連接關系與其帶電狀態分為含源電氣島與不含源電氣島;可以對背靠背直流換流站進行拓撲分析。

（2）量測系統分析

電力系統的量測分為遙測和遙信兩種。遙測是模擬量的量測結果，包括支路功率、支路電流等。遙信是開關量的量測結果，即開關（斷路器）或刀閘的開合狀態，變壓器的檔位等。

想要判斷智能電網的遙測量與遙信量是否符合D5000系統狀態估計的計算要求，就有必要分析智能電網的可觀測性。其具體的內容是：對智能電網的量測配置進行分析，將智能電網中可觀測到的地方與無法觀測到的地方進行區分;智能電網中無法觀測到的地方便會形成偽量測;若是智能電網的配置不符合D5000系統狀態估計的計算要求，那么D5000系統狀態估計將會為智能電網提供無法觀測的地方的量測配置方案，使得智能電網的配置滿足計算條件。

（3）量測預檢測應用

量測預檢測，指的是D5000電力系統之中進行的網絡拓撲分析，將量測之中的錯誤確定了下來，然后在D5000系統狀態估計計算之前開始針對量測的量進行檢測分析。量測預檢測主要的作用：對母線以及廠站的功率量測總和進行檢查，判斷其是否符合平衡要求;對線路量測、母線電壓量測以及變壓器功率量測進行檢查，判斷其是否已經超過了極限;對開關的遙信狀態進行檢查，判斷其是否存在錯誤。

（4）系統狀態估計計算

D5000電力系統狀態估計的計算涉及到智能電網拓撲連接關系、智能電網的設備參數以及量測的實際數據;通過這些數據與關系將智能電網的相角以及母線電壓的估計值計算出來，還將每個量測的最佳估計值計算出來，以此來為達到所有高級應用功能提供一定的基礎。

（5）不良數據的檢測和辨識

D5000電力系統通過狀態估計算法將量測的估計數值計算出來，然后利用量測突變以及殘差分析方法對量測估計值進行檢測，最終得到不良數據。

1）量測數據檢測辨識

D5000系統中的不良數據的產生原因是因為某個測量環節或者是某廠站通信的通道又或者是某個設備出現故障所導致的，然而，已經壞掉的數據其誤差是非常之大的，其余的測量數據還是比較好的，不過也要篩選及甄別這些數據。

2）拓撲結構性錯誤辨識

D5000系統之中存在兩種類型的結構性錯誤，其一是D5000系統接線的改變然而遙信系統出現異常狀況;其二是D5000系統接線未產生變化但遙信信息卻出現錯誤。D5000系統的狀態估計辨識的具體步驟是：第一，根據遙信信息計算出估計值;第二，跟保存起來的D5000系統接線相比較;第三，如果出現錯誤，就應該根據接線對之前的模型進行改正，然后重新開始狀態估計;第四，把這次得到的數據跟之前比較之差小于規定值的這種情況之下，如果先前的判斷出現了錯誤，那么就表明D5000系統的結構沒有出現錯誤，而是系統的遙信信息出現了錯誤;如果先前的判斷是對的，那么就應該判斷計算D5000系統狀態估計值是否合格，如果是不合格的，那么就能夠肯定出現錯誤的線路路段。

（6）參數估計應用

如果智能電網的量測質量是比較好的，量測配置又有足夠冗余度的時候，D5000電力系統能夠將較為可疑的參數辨識出來，能夠估計出設備的參數，為系統提供準確的參數估計數值，還能夠對線路、變壓器的分接頭位置等設備參數進行參數估計。

（7）考核統計應用

D5000電力系統要進行一次狀態估計計算的時間間隔為0～5s，可以計算D5000系統狀態估計的實用運行指標，還把每一次的D5000系統狀態估計計算的運行指標儲存進數據庫內。年、月、日運行的分析包含了系統遙測估計合格率、電壓殘差均值、系統估計可使用率等。

總結

D5000系統狀態估計電力系統調度中心的能量管理系統的核心功能，它為自動化電壓控制、運行工作人員潮流等其他智能電網應用提供一定的基礎。讓智能電網應用軟件更為實用的重點是提升D5000系統遙測估計的合格率。想要將智能電網的接線方式與運行狀態確定下來，就需得通過數據采集和監控、、監視控制系統的數據采集、遙信信息以及實時遙測來完成，并且還可以構建網絡的模型，將不良數據檢測出來，對量測點的不足之處進行補充，進而達到提升整個網絡可觀測水平的目的。

參考文獻

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