基于相量量測單元的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計性能改進研究.pdf

1、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計的理論研究已經(jīng)比較成熟，但以加權(quán)最小二乘法（Weighted Least Square，WLS）為主的狀態(tài)估計器在實際應(yīng)用中性能表現(xiàn)并不理想。對于特定狀態(tài)估計器，提高其狀態(tài)估計性能表現(xiàn)除了要排除遙測和遙信中的不良數(shù)據(jù)之外，主要依賴于（1）量測設(shè)備精度的提高及其優(yōu)化配置；（2）量測方程模型（主要指線路參數(shù)）的準確程度的提高。本文即從以上兩個方面入手，進行探討性研究。 第二章中對近三十年來電力系統(tǒng)狀態(tài)估計相關(guān)主要工作

2、進行了詳盡的綜述和分析，并結(jié)合作者自身理解，給出了電力系統(tǒng)WLS狀態(tài)估計理論的關(guān)鍵要點和步驟，為此后各章節(jié)奠定基礎(chǔ)。 第三章、第四章著重討論PMU優(yōu)化配置問題。其中，第三章以SCADA/PMU量測混合配置為基本框架，針對PMU多目標(biāo)優(yōu)化配置問題，以使系統(tǒng)滿足可觀測性、降低成本和提高狀態(tài)估計性能等為目標(biāo)，歸納出兩個常用的優(yōu)化問題模型。針對模型Ⅰ，提出壓縮編碼方法，引入標(biāo)準遺傳算法（SGA）予以求解；針對模型Ⅱ，提出先進行目標(biāo)分類優(yōu)

3、化再依照Pareto規(guī)則優(yōu)化的思想，并提出分步變異遺傳算法（SMGA）。仿真算例表明，本文所提兩個通用目標(biāo)函數(shù)模型恰當(dāng)，算法穩(wěn)定可靠。 以第三章所提模型為基礎(chǔ)，第四章提出適用于工程應(yīng)用的估計準確度加權(quán)估算公式；深入分析了第Ⅱ類OPP問題二層規(guī)劃的本質(zhì)和分段目標(biāo)函數(shù)的多峰特性；在引入克隆算法（CLONALG）及其重組和高頻變異算子之后，根據(jù)免疫記憶原理，提出基于PMU數(shù)目記憶的加速算子，在抗體進化過程中（而非成熟后）加以應(yīng)用，并根

4、據(jù)種群中抗體所含PMU的數(shù)目的接近程度，分段調(diào)整循環(huán)補充規(guī)模、重組概率和高頻變異概率?；贗EEE14/57節(jié)點潮流數(shù)據(jù)的兩個算例表明，該改進CLONALG算法能快速穩(wěn)定地依次求出全局最優(yōu)解和次優(yōu)解組。 將SMGA算法與改進CLONALG算法對比可知，兩算法各有所長。SMGA能夠簡單快速收斂到全局最優(yōu)解；改進CLONALG則能以較快速度穩(wěn)定地達到全局最優(yōu)解和次優(yōu)解組，為設(shè)計提供多樣選擇。綜合而言，改進CLONALG算法更優(yōu)。

5、 第五章、第六章著重討論了準確估計線路參數(shù)的方法。第五章分析了電力系統(tǒng)狀態(tài)估計和參數(shù)估計的理論依據(jù)并指出傳統(tǒng)解法的不足，提出基于經(jīng)驗知識的參數(shù)估計目標(biāo)函數(shù)修正項，推導(dǎo)了狀態(tài)估計和參數(shù)估計目標(biāo)函數(shù)極值點的關(guān)系，由此提出并證明了新的基于垂直投影的估計策略。針對目標(biāo)函數(shù)投影的局部單峰特性，提出分段適應(yīng)粒子群優(yōu)化（SPSO）算法。補充證明了以多次估計的均值作無偏估計的正確性。仿真算例表明：修正目標(biāo)函數(shù)和SPSO算法能快速準確地估計線路參數(shù)，

6、且可提高估計準確度和降低對量測系統(tǒng)參數(shù)可估計性的要求；取連續(xù)多次估計的均值，則可減小量測誤差導(dǎo)致的參數(shù)估計偏差。 第六章則基于全PMU量測系統(tǒng)，提出新的基于動態(tài)濾波的電力系統(tǒng)線路參數(shù)估計完整策略：靜態(tài)線性狀態(tài)估計和誤差處理、虛擬量測（Pseudo Measurement）轉(zhuǎn)換、虛擬量測誤差轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)動態(tài)狀態(tài)向量降維處理、以變比自動調(diào)整的變壓器為原型的隨機化線路參數(shù)運動模型以及基于KF的動態(tài)濾波等。仿真算例分別模擬了線路中不包含/

7、包含變比可調(diào)變壓器的兩種情況，結(jié)果表明，線路參數(shù)估計濾波過程穩(wěn)定可靠，有效抑制了單輪參數(shù)的大估計誤差，顯著改善了估計準確度。對比試驗表明，該策略優(yōu)于多輪估計平均法。文中還就單個時間斷面上參數(shù)估計大誤差的成因、參數(shù)濾波估計與靜態(tài)狀態(tài)估計結(jié)合的必要性和動態(tài)狀態(tài)向量降維處理的合理性等進行了進一步討論。 綜上所述，本文從改進量測系統(tǒng)配置和提高線路參數(shù)估計準確度兩個角度，分別探討了提高電力系統(tǒng)狀態(tài)估計性能的方法：提出SMGA和改進CLON