电力系统拓扑错误辨识与参数估计.pdf

中文摘要 摘 要 电网的结构和参数是电力系统高级应用分析的骨架，电网状态估计也是基于 此架起原始数据和EMS 高级应用间的桥梁，可见电网的结构和参数于电力系统而 言至关重要。在本文分析中，网络的结构主要针对考虑系统元件特性约束和联结 关系约束形成的几何拓扑；网络的参数包括电力元件的设备参数，同时也包含网 络等值中的外网等值模型参数；网络的结构和参数在本文中统称为网络模型数据。 由于实际中会因人为因素或自然因素的介入，导致网络模型数据产生偏差或计算 不准确进而产生不良数据，直接运用含有不良数据的网络模型数据将影响网络安 全分析的精度。为辨识校正模型数据中的不良数据，本文开展了如下几方面的工 作： - ① 提出基于量测残差 支路拓扑偏差的多重拓扑错误辨识方法 运用量测残差-支路拓扑偏差模型构建了拓扑偏差与量测残差之间的关系，引 入空间投影共线理论：量测残差向量与其在拓扑错误支路对应残差支路关联矩阵 的列向量空间内的投影共线。然后，通过残差向量与其投影向量夹角接近零作为 判据，逐次减少可疑支路集合内的元素来甄别拓扑错误，从而实现多重拓扑错误 的辨识。同时文中增加开关状态一致性和一侧信息推算至另一侧信息两条判据， 以分析支路可能发生的多种交叉错误，一定程度上能有效区分出参数或拓扑错误。 文中构造的单一拓扑错误，多重拓扑错误，参数和拓扑错误同时存在的三种场景， 其结果均验证了本文算法的有效性。 ② 提出基于Ward 等值的环网支路参数估计方法 采用Ward 等值技术构建单条环网支路的并联结构，再利用并联支路功率遵循 支路导纳共轭进行分配的关系，构造了含待估支路参数的线性量测估计方程。方 法分别考虑了变压器和电力线路两类支路元件，在电网中的适用性广；所利用的 并联支路功率分配关系，能够有效反映出阻抗和功率的强相关特性，此外，当并 联等值支路参数变化时，产生的转移功率能提高所提方法的鲁棒性。IEEE 14 节点 系统构造的测试算例表明：基于Ward 等值技术的环网支路参数估计方法十分有效， 同时相较于扩展状态估计和两侧信息法具有很大的优势。 ③ 提出基于联络线功率突变量的黑箱外网静态等值参数估计方法 外部电网采用简化Ward 模型，量测量为联络线功率突变前后两个时间断面的 功率电压状态估计数据，参数估计方程为基于联络线功率增量方程的线性函数， 等值参数的估计采用最小二乘方法。该方法只要求内部电网一次大幅度的扰动及 其扰动前后两个时间断面边界节点的关联量测状态估计数据，方法容易实现；由 I 重庆大学硕士学位论文 于基于联络线突变量测的参数估计可以有效减小量测误差的影响，方法的鲁棒性 强；所提方法包括黑箱外网静态等值的两种模型，分别适用于两端口和三端口等 值网络，方法的适用范围较广。同时该理论方法已被研发成实用化软件，并在广 东电网中投入运行。软件能够仅基于广东实测信息实现对香港电网静态等值模型 的估计，并将等值模型与广东电网主网模型进行拼接和一体化状态估计，为广东 电网与香港等值模型的一体化分析计算提供完备的基础模型和数据。 关键词：网络模型数据；拓扑错误辨识；参数估计；黑箱外网 II 英文摘要 Abstract The structure and parameters in the power grid are the backbone of the advanced application analysis of the power system, and it is also the bridge between the original data and the advanced application of the EMS on state estimation. It can be seen that the structure and parameters of the powe