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1、EMS(5)-状态估计,主讲人：齐郑,North China Electric Power University,page2,2023/10/27,电力系统状态估计必要性,SCADA数据不齐全,SCADA数据不精确,受干扰时出现错误数据,North China Electric Power University,page3,2023/10/27,状态估计定义,定义：利用实时量测系统的冗余度，提高精度和自动排除随机干扰所引起的错误数据，估计出系统运行状态。,70年代初期，Larson和Debs在绑那维尔电力公司展开卡尔曼逐次滤波状态估计的研究,1970年等提出电力系统最小二乘状态估计算法,Nor
2、th China Electric Power University,page4,2023/10/27,状态估计的作用,1、降低量测系统投资，少装测点,2、计算出未测量的电气量,3、利用量测系统的冗余信息，辨识坏数据，同时提高量测数据的准确性,重点,North China Electric Power University,page5,2023/10/27,状态估计-坏数据的检测与辨识,量测预处理、拓扑错误辨识、遥测坏数据的检测和辨识量测预处理：去掉明显的坏数据拓扑错误辨识：找出开关、刀闸的状态错误遥测坏数据的检测和辨识采用估计-检测和辨识-再估计-再检测和辨识的迭代模式,North Chin
3、a Electric Power University,page6,2023/10/27,拓扑错误辨识,找出开关、刀闸的状态（遥信）错误利用遥测量有无及测值大小信息推断电气设备的连通情况，从而得出遥信错误信息一般在估计计算前进行拓扑错误辨识,North China Electric Power University,page7,2023/10/27,拓扑错误辨识,线路两端潮流合理而一端开关错开,North China Electric Power University,page8,2023/10/27,状态估计-提高测量准确性,哪个对？,一个例子:(见右图)已知电阻10欧姆，V=9.8伏，I=
4、1.05A，确定估计电流。,North China Electric Power University,page9,2023/10/27,最小二乘法（LS）,North China Electric Power University,page10,2023/10/27,量测方程,式(1)为线性条件下,式(2)为非线性条件下,Zm1维量测矢量xn1维状态矢量,vm1维量测误差矢量H量测矩阵（mn）h(.)非线性量测函数（m1）,(1),(2),North China Electric Power University,page11,2023/10/27,量测方程的特点,特点1：方程个数m大于状态
5、变量的个数n,特点2：多余m-n个方程为矛盾方程，找不到常规意义上的解，只能用拟合的方法求在某种估计意义上的解,North China Electric Power University,page12,2023/10/27,方法1：最小二乘估计,满足上述目标的 称为x的最小二乘估计值,对量测方程,建立目标函数，求极小值,North China Electric Power University,page13,2023/10/27,测量值：I=1.05A=1.05p.u.，U=9.8V=0.98p.u.,P=9.6W=0.96p.u.量测方程：Z1=x+v1Z2=Rx+v2Z3=Rx2+v3状态
6、量x为电流I,North China Electric Power University,page14,2023/10/27,令,目标函数：Min.J(x)=(1.05-x)2+(0.98-x)2+(0.96-x2)2,North China Electric Power University,page15,2023/10/27,状态的估计值x=0.9917量测的估计值：电流I=x=0.9917p.u.=0.9917A 电压U=Rx=0.9917p.u.=9.917V 有功P=Rx2=0.9835p.u.=9.835W量测容余度提高后，电流量测的估计误差：,真值量测值误差估计值 误差 估计值
7、误差.05 0.05 1.015 0.015 0.9917-0.0083 例 例,North China Electric Power University,page16,2023/10/27,方法2：加权最小二乘估计,W=diag(W1,W2,Wm),新目标函数：,若事先知道量测值的精度，可给精度高的仪表赋较大的权值，以提高估计精度,North China Electric Power University,page17,2023/10/27,North China Electric Power University,page18,2023/10/27,上例中设真值为I=1A，U=10V，P
8、=10W,North China Electric Power University,page19,2023/10/27,其他方法,Newton法快速P-Q解耦法正交变换解法,North China Electric Power University,page20,2023/10/27,Newton法解非线性方程组问题,叠代格式 雅可比矩阵,x0,x1,x2,x3,f(x),x,y,f(x0),x=-f(x0)/,一般非线性方程 f(x)=0,North China Electric Power University,page21,2023/10/27,状态估计问题,目标函数,量测Jacobi
9、an矩阵,Markov估计,求解,North China Electric Power University,page22,2023/10/27,状态估计问题,用牛顿法求解,在x0附近泰勒展开，忽略二次以上的项：,牛顿法状态估计迭代格式：,North China Electric Power University,page23,2023/10/27,状态估计的流程,North China Electric Power University,page24,2023/10/27,状态估计与潮流计算的关系,1、潮流计算是状态估计的一个特例,2、状态估计用于处理实时数据，或者有冗余的矛盾方程的场合,3、潮流计算用于无冗余矛盾方程的场合,4、在线应用中，潮流计算在状态估计的基础上进行，也就是说，由状态估计提供经过加工处理过的熟数据，作为潮流计算的原始数据。,North China Electric Power University,page25,2023/10/27,North China Electric Power University,page26,2023/10/27,状态估计对SCADA的要求,量测有一定的冗余度量测配置合理开关/刀闸的状态基本正确实时信息的同时性较好,
