状态估计与潮流计算的差别举例.doc

状态估计与潮流计算的差别

图7.1状态估计系统量测分布图
母线编号功率量测P+jQ电压量测V
∽
①
②
③
④
∽
图7.2潮流计算注入功率分布图
母线编号注入功率P+jQ已知电压V
①
②
③
④
∽
∽

该例题有4个节点，根据节点电压方程：
，
每个节点应当有两个复数状态变量，
节点电压、、、与
节点注入功率、、、，
其中1、4节点为发电机节点，2、3节点为负荷节点。
在电路计算中，通常已知节点的注入电流，求解节点电压，上述线性复数方程可以直接求解。而在潮流计算中，通常已知的不是节点的注入电流，而是节点的注入功率，求解节点电压。上述非线性复数方程无法直接求解，必须用数值解通过迭代求解。为此，还需要确定一个节点电压，确定全网的电压水平与相角的基准点，比如节点1的电压为，同时变成未知数，这就是平衡节点的定义。其余3个节点为P、Q节点。平衡节点的作用有两个；一是确定系统中某一点的电压，其幅值为1.0（标么值），相角为0度（全网电压相角的基准点），其他节点的电压、、必须与之关联，符合复数电路的欧姆定律与基尔霍夫定律，也就是幅值在1.0附近变化，相角在0度附近变化。二是补偿系统发电功率的不足与电网损耗。
该例题的4个节点，潮流计算中有4个节点注入功率作为已知量（有功、无功），共有8个。4个节点电压作为未知量，4条支路的两侧功率也作为未知量。，
但是在状态估计计算中就大不一样，不仅有4个节点注入功率（有功、无功）作为已知量，还有4个节点电压的幅值（没有相角）作为已知量，还有4条支路的两侧功率（有功、无功）也是已知量，已知量一共有4×2+4+2×（4×2）=28个。4个节点电压（幅值、相角）作为未知量，4条支路的两侧功率作为未知量，与潮流计算相同。已知量由8个增加到28个。原始数据就有很大的冗余。
表7.1状态估计与潮流计算的已知量的差别

状态估计潮流计算数据源SCADA生数据（来自RTU量测）
如图1.1所示。个
数状态估计结果个
数已知数据
对于
N个节点
B条支路
NG台发电机
NL个负荷
的网络发电机注入功率（有功、无功）
负荷注入功率（有功、无功）
支路潮流（有功、无功）
母线电压幅值
已知量共有：
2（NG＋NL）＋(N＋2B)个
(N＋4B)是一个很大的数据集，比2(NG＋NL)要大的多。
已知量很多，有很大冗余，有80%以上即可进行状态估计。2NG
2NL
2B
N发电机注入功率（有功、无功）
负荷注入功率（有功、无功）
平衡机母线电压幅值、相角
PV节点母线电压幅值、注入有功
已知量共有：
2（NG＋NL）＋2＋2PV个，
已知量很少，只有2（NG＋NL）个，因为没有节点电压幅值（N个）与支路潮流（2B个），
已知量没有冗余，缺一不可。2NG
2NL
2
2PV
表7.2状态估计与潮流的计算方法的差别
状态估计潮流计算计算方法状态估计中用加权带约束的最小二乘法，对所有量测进行计算，求出的潮流解。
原始数据（已知量）很多，有很大冗余，不需要平衡机（发电机）与PV节点。用迭代法对全部节点电压初值（复数）
）或

进行修正，收敛后得到潮流解。
必须有一台平衡机（发电机）确定全网的电压水平与相角的基准点，并且平衡全网的有功、无功。
也可以有若干个PV节点（发电机、或静补）平衡该节点附近的无功。计算过程有注入功率的节点（发电机、负荷）
与无注入功率的节点（空节点）分开计算，有注入功率的节点的权重系数低（小于1.0），空节点的权重系数高（取1.0）有注入功率的节点（发电机、负荷）
与无注入功率的节点（空节点）同样对待，按节点编号顺序迭代求解计算步骤首先将某一连通子网部分的支路参数与量测值（节点注入功率、支路穿越功率、节点电压幅值）输入，潮流收敛后得出子网部分结果，然后逐步增加（扩大）连通子网的数据，进行计算，直到全网的支路参数与量测值全部输入，得到全网的结果。全网的支路参数与节点注入功率必须一次输入，潮流收敛后得出全网的结算。
表7.3状态估计与潮流计算的计算结果的差别

计算结果状态估计潮流计算注入功率

支路潮流发电机注入功率（有功、无功）
负荷注入功率（有功、无功）
支路潮流（有功、无功）
母线电压幅值
以上数据与SCADA生数据均有差别，能实现潮流的收敛。
母线电压的相角是新的计算结果。

发电机注入功率（有功、无功）
负荷注入功率（有功、无功）
平衡机母线电压幅值、相角
PV节点母线电压幅值、注入有功
以上数据与原始数据完全一样。
母线电压幅值与相角是新的计算结果，
支路潮流（有功、无功）与网损、全网结果有功、无功）也是新的计算结果。
8调度员潮流的验收标准
（1）能进行给定（历史、当前或预想）断面的潮流计算；
（2）能模拟发电机出力、负荷功率和