电力系统状态估计可观测性分析中关于量测岛合并的理论分析清远

电力系统状态估计可观测性分析中关于量测岛合并的理论分析

电力系统状态估计可观测性分析中关于量测岛合并的理论分析 2011年12月09日 来源： 1 引言 网络可观测性分析是指在电力系统状态估计中，利用现有量测配置能够正确地计算出电网状态量的范围[1]， 其算法的好坏将直接关系到状态估计的运行性能，甚至可决定状态估计软件能否顺利地运行。在某些情况下，状态估计计算不收敛是因为网络可观测性分析算法有错，而且这种情况时有发生。现有可观测性分析算法主要有两类：数值算法[2,3]和拓扑算法[4,5]，其中拓扑算法由于其计算速度快，又能够克服数值算法中易受舍入误差影响的弱点而受到许多电力研究人员的青睐。通常，在用拓扑方法处理可观测性分析问题时，存在两种比较典型的做法，一种是从整体上考虑，为使全网可观测在判断量测不足的地方追加伪量测。但这些伪量测往往是关键量测，伪量测的加入严重地影响了状态估计的精度。另一种做法不要求全网可观测，而是在全网中寻找可观测岛，在这些可观测岛上做状态估计，这就可以最有效地利用现有量测配置且使估计结果更加精确。形成可观测岛的一般作法是利用支路潮流量测形成初始支路量测岛，再利用母线注入量测扩大或连通可观测岛[4]，如何利用母线注入量测扩大可观测岛是拓扑算法成功与否的关键。现有的方法通常存在问题，问题之一是忽略了电压幅值量测在量测岛合并中的重要作用。另外，在量测岛间互连成复杂的网状时，在如何利用注入量测扩大可观测岛的问题上缺乏有效的处理手段，例如：文献[4]中提出的处理如图1所示之类问题的环岛准则在某些特殊情况下就不适用。 图1中，每个圆圈代表用支路潮流量测形成的潮流量测岛，箭头表示注入量测。这6个岛若按环岛准则判断，6个岛中有5个注入量测，按文[4]则被认为这6个岛可合并。但在分析右边4个岛的注入量测时发现，n3，n4点注入都是联系D3、D4这2个岛的，对连通D5、D6岛无贡献，而n7一点的注入方程无法解出D5和D6这2个岛上的未知量。因此，实际上只有D1~D4这4个岛可合并，而D3~D6岛不能合并，其原因就在于注入量测也可能出现局部冗余和局部不足的情况，例如n1，n2 , n3，n4 这4个注入量测有一个是冗余的，而右边4个岛的边界注入量测又不足，若认为图1网的6个岛可合并，其结果将导致随后的状态估计不收敛，而这种不收敛很难发现其原因。因此，文献[4]中提出的环岛准则不能从整体上判断环岛的合并问题。本文在充分分析了支路量测岛的可观测条件的基础上，对量测岛间可合并条件进行了理论分析。2 量测岛间可合并的理论分析2.1 几个基本概念的定义（1）支路量测岛：即为利用支路潮流量测形成的初始量测岛。对于没有支路量测和其他节点相连的孤立节点也可作为一个初始支路量测岛参与下一步的合并判断。（2）量测岛：指支路量测岛或由注入量测将支路量测岛合并后形成的新岛。（3）活岛：指岛内含有电压幅值量测的量测岛，每一个活岛都是一个独立的可观测岛，可以单独地进行状态估计。（4）吸入岛：在活岛中，给定某节点电压相角，则该岛为吸入岛，由吸入岛开始进行量测岛的合并。 （5）死岛：指岛内不含电压幅值量测的量测岛，死岛不能作为独立的可观测岛进行状态估计。 （6）岛际支路：是连接不同量测岛的支路。 （7）边界节点：岛际支路的端点叫做边界节点。 （8）边界节点的度：与该边界节点有岛际支路相连的其他量测岛的个数。 （9）度1节点：度为1的边界节点，即该节点仅与另外一个量测岛有联系。 （10）度2节点：度为2的边界节点，度2节点由岛际支路与另外两个量测岛相联。 （11）待并网：由边界节点和岛际互连支路构成的连通网络叫待并网，在本文要研究的整个网络中可能含有一个或多个这样的待并网。 （12）分裂后待并网：指在分析时，通过对待并网中没有注入量测节点分裂而得到的比待并网更小的若干个网络。2.2 量测岛间可合并原理的分析 性质1[6]：已知支路一端的电压和该支路一端的功率，可计算该支路另一端的电压，亦即该支路的支路电压可估计。 性质2[6]：网络的树枝电压是一组独立变量，可由树枝电压计算全网各节点电压，进而求出全网支路潮流。 支路潮流量测支撑支路量测岛上的所有节点，该岛上必有一组支路量测集构成支路量测岛上的树，给定该树上任一节点的电压，由性质1可求出所有树支电压，进而由性质2可求出所有节点电压。由以上分析可知：&nb

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