电力系统抗差状态估计与参数估计方法研究.pdf
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1、电力系统抗差状态估计与参数估计方法研究 重庆大学硕士学位论文 ( 学术学位) 学生姓名:赵雪骞 导师姓名:颜伟教授 专业:电气工程 学科门类:工学 重庆大学电气工程学院 二0 一二年五月 b y Z h a oX u e q i a n S u p e r v i s e db yP r o f Y a nW e i S p e c i a l t y :E l e c t r i c a lE n g i n e e r i n g C o l l e g eo f E l e c t r i c a lE n g i n e e r i n go fC h o n g q i n g U
2、n i v e r s i t y ,C h o n g q i n g ,C h i n a 一一 , M a y2 012 重庆大学硕士学位论文 中文摘要 摘要 电力系统状态估计是能量管理系统( E M S ) 的重要组成部分,状态估计的结 果直接影响电网运行分析与决策的正确性与有效性,如何提高状态估计的精度是 相关研究的重点内容。实际系统中,量测误差和参数误差是影响状态估计精度的 根本原因。现有的状态估计方法一般假设量测误差服从某种预想分布,当实际量 测不服从或不严格服从预想分布时,现有方法难以排除不良量测数据的影响,尤 其难以剔除不良杠杆量测或多个强相关的不良数据。参数估计是消除参数误
3、差影 响的重要手段,现有参数估计方法主要基于单时段的全网量测数据,由于涉及的 设备及其量测信息较多,参数之间及参数与量测量之间的误差相互影响,难以保 证参数估计值的精度和数值稳定性。 针对以上问题,本文对具有抗差性能的状态估计和参数估计方法进行了研究, 主要工作如下: 一、提出一种基于多时段相量测量单元( P M U ) 或监控与数据采集系统 ( S C A D A ) 量测数据的抗差参数估计方法。该方法充分考虑随机量测误差的分布 特性,在参数与支路两端量测数据的解析表达式基础上,以多个时段参数计算样 本的方差系数作为计算精度判据,采用样本均值作为支路参数估计值,具有简单 直观,估计精度高,数
4、值稳定性好的优点。 二、提出基于指数型权函数的加权最d - - 乘状态估计方法。该方法以标准化 残差的指数形式作为状态估计的权函数,采用最小二乘方法迭代求解,迭代过程 中根据量测标准化残差更新权重。该方法在保留传统最小二乘估计高效性的同时, 通过指数型权函数的应用,可自动排除不良数据的影响,抗差性能优良。 三、提出基于指数型权函数的抗差参数估计方法。该方法在基于指数型权函 数的加权最d - - 乘状态估计基础上,将待估计的参数增广到加权最小二乘状态估 计的状态向量中,并在增广状态估计中同时实现状态和参数估计,从而排除不良 数据对参数估计的影响。 四、通过多个I E E E 标准算例系统的仿真分
5、析,验证了本文所提抗差参数估计 和状态估计方法的有效性。 关键字:电力系统,状态估计,参数估计,抗差估计,权函数 重庆大学硕士学位论文英文摘要A B S T R A C TP o w e rs y s t e ms t a t ee s t i m a t i o ni Sav e r yi m p o r t a n tp a r to fe n e r g ym a n a g e m e n ts y s t e m I t sr e s u l td i r e c t l yi n f l u e n c e st h ei n t e l l i g e n ta n a l y
6、s i sa n dd e c i s i o n - m a k i n go fp o w e rd i s p a t c h i n g H o wt oi m p r o v et h ep r e c i s i o no fs t a t ee s t i m a t i o na r et h ek e ye l e m e n t so fs t a t ee s t i m a t i o ns t u d y I np r a c t i c a lo p e r a t i o np o w e rs y s t e m ,m e a s u r i n gb a dd
7、 a t aa n dp a r a m e t e r sm i s t a k e s ,l e a dt os t a t ee s t i m a t i o nr e s u l t si sn o ta c c u r a t e E x i s t i n gs t a t ee s t i m a t i o nm e t h o d sg e n e r a l l ya s s u m et h a tt h em e a s u r e m e n te r r o r1 Ss u b je c tt os o m ee x p e c t e dd i s t r i
8、b u t i o nw h e nt h ea c t u a lm e a s u r e m e n t sd on o to b e yo rd on o ts t r i c t l yo b e yt h ee x p e c t e dd i s t r i b u t i o n ;t h ee x i s t i n gm e t h o d sa r ed i f f i c u l tt oe x c l u d et h ei m p a c to fb a dm e a s u r e m e n td a t a ,p a r t i c u l a r l yd
9、i f f i c u l tt or e m o v eb a dl e v e r a g em e a s u r e m e n to rt h em e a s u r e m e n tw h i c hi ss t r o n g l yr e l a t e dt ob a dd a t a P a r a m e t e re s t i m a t i o n1 Sa ni m p o r t a n tm e t h o dt oe l i m i n a t et h ee f f e c t so fp a r a m e t e re r r o r s ;e x
10、i s t i n gp a r a m e t e re s t i m a t i o nm e t h o d sb a s e do nt h ee n t i r en e t w o r ko ft h es i n g l e - t i m em e a s u r e m e n td a t a A sm o r ee q u i p m e n ta n dm e a s u r e m e n ti n f o r m a t i o ni n v o l v e d ,p a r a m e t e r sa n db e t w e e nD a r 锄e t e
11、r sa n dm e a s u r e m e n te r r o rh a v em u t u a li n f l u e n c e I ti sd i f f i c u l tt oe n s u r et h ea c c u r a c ya n dn u m e r i c a ls t a b i l i t yo fp a r a m e t e re s t i m a t e s T os o l v et h ea b o v ep r o b l e m ,t h i sp a p e rp r e s e n t st h er o b u s ts t
12、a t ee s t i m a t i o na n dp a r a m e t e re s t i m a t i o nm e t h o d :F i r s t l y , b a s e do np h a s o rm e a s u r e m e n tu n i t ( P M U ) o rs u p e r v i s o r yc o n t r o la n dd a t aa c q u i s i t i o n ( S C A D A ) m u l t i p e r i o dm e a s u r e m e n ti n f o r m a t i
13、 o no ft r a n s m i s s i o nl i n ea n d仃a n s f l o n n e ra tb o t he n d so ft h ee l e m e n t ,ar o b u s te s t i m a t i o nm e t h o do fb r a n c hp a r a m e t e r si sp r o p o s e d C o n s i d e r i n gf u l l yt h eN o r m a lD i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i co fr a n
14、 d o mm e a s u r e m e n te r r o r , a n d b a s e do na n a l y t i c a le x p r e s s i o no ft h eb r a n c hp a r a m e t e r sa J l db o me n d sm e a s u r e m e n t s ,t h i sm e t h o du s em u l t i - p e r i o dm e a s u r e m e n ti n f o r m a t i o nc a l c u l a t e dv a l u eo ft h
15、ev a r i a n c ec o e f f i c i e n ta st h ec o n v e r g e n c ec r i t e r i o n T h i sm e t h o de s c h e w st h en u m e r i c a ls t a b i l i t yi nt r a d i t i o n a lm e t h o d s ,S Oi ti ss i m p l ea n dm o r ea c c u r a t e S e c o n d l y , b a s e do ne x p o n e n t i a lw e i g
16、h tf u n c t i o n ,t h em e t h o do fr o b u s tl e a s ts q u a r e ss t a t ee s t i m a t i o ni sp u tf o r w a r d T h i sm e t h o dt a k e se x p o n e n t i a lf u n c t i o no ft h en o r m a l i z e dr e s i d u a l sa sw e i g h tf u n c t i o n I t si t e r a t i v ec a l c u l a t i o
17、 np r o c e s si ss i m i l a rt ow e i g h t e dl e a s ts q u a r e se s t i m a t e ,b u te a c hi t e r a t i o nn e e dt ou p d a t et h ew e i g h tb a s e do ne x p o n e n t i a lw e i g h tf u n c t i o n W h i l er e t a i n i n gt h et r a d i t i o n a ll e a s ts q u a r e se f f i c i
18、e n c yb a s e dt h ee x p o n e n t i a lw e i g h tf u n c t i o n ,t h em e t h o dc a na u t o m a t i c a l l ye x c l u d et h ei m p a c t w w w .b z f x w .c o m 重庆大学硕士学位论文 一 茎茎塑茎 一 o fb a dd 瓶a n di m p r o v et h es t a t ee s t i m a t i o nm e t h o dr o b u s t T h i r d l y t h i sp a
19、p e rb a s e do nt h er o b u s tl e a s ts q u a r e ss t a t ee s t i m a t em e t h o d ,r e g a r d s t h es u s p e c t e dp a r a m e t e ra sa na d d i t i o n a l s t a t ev a r i a b l e T h em e t h o do fp a r a m e t e r e s t i m a t i o nb a s e do ns t a t ev e c t o ra u g m e n t a
20、t i o ni sf o r m u l a t e d F i n a l l v s i m u l a t i o nr e s u l t so n s e v e r a lI E E Es t a n d a r de x a m p l e ss h o wt h a tt h e p r o p o s e dm e t h o d sa r ec o r r e c t i v e K e yw o r d s :e l e c t r i cp o w e rs y s t e m ,s t a t e e s t i m a t i o n ,p a r a m e t
21、 e re s t i m a t i o n jr o b u s t e s t i m a t i o n ,w e i g h tf u n c t i o n I l I 重庆大学硕士学位论文目录目录中文摘要I英文摘要_ I I1 绪论11 1 研究背景及意义11 2 国内外研究现状21 2 1 状态估计问题的研究现状21 2 2 参数估计问题的研究现状61 2 3 抗差理论在状态估计中的应用1 01 3 本文的主要工作1 22 电力系统状态估计的理论基础1 32 1 电力系统状态估计算法1 32 1 1 加权最小二乘状态估计132 1 2 指数型目标函数抗差状态估计。1 72 2
22、电力系统参数估计算法192 2 1 残差灵敏度分析法1 92 2 2 增广状态估计方法192 3 小结2 13 基于等式方程直接求解的支路参数抗差估计2 33 1 引言2 33 2 基于量测等式方程的参数估计方法2 33 2 1 基于P M U 量测的参数计算方法一2 33 2 2 基于S C A D A 量测的参数计算方法2 53 3 线路和变压器参数的均值估计方法2 63 3 1 均值计算的收敛判据2 63 3 2 算法的计算步骤2 83 4 仿真分析2 93 4 1 算例基础数据2 93 4 2 消除随机量测误差的性能分析3 03 4 3 数值稳定性的仿真分析3 33 5 小结3 44
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- 关 键 词:
- 电力系统 状态 估计 参数估计 方法 研究
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