[发明专利]基于复数域标幺化理论的配电网快速分解状态估计方法

摘要

本发明公布了一种基于复数域标幺化理论的配电网快速分解状态估计方法,本发明首先引入复数域标幺化理论，选取复数功率作为标幺化的基准值，相当于引入阻抗移相角，达到减小配电网支路参数R/X，即电阻/电抗比值的目的；然后计及电阻远小于电抗满足快速分解的前提条件，可实现配电网快速分解状态估计方法。IEEE33节点标准配电系统和美国PG&E69节点系统测试表明，由于采用复数域标幺化，本发明可整体减小配电网R/X比值，从而减小信息矩阵条件数，改善数值稳定性；而且信息矩阵分解为两个恒定的矩阵，计算过程中只需形成一次，可提高程序的整体计算速度。此外，复数域标幺化仅通过改变系统的参考基准来实现快速分解状态估计，对估计结果精度不产生影响。

主权项

一种基于复数域标幺化理论的配电网快速分解状态估计方法，其特征在于：包括以下步骤：1)获取电力网络的参数信息，包括输电线路的首端节点和末端节点编号、支路π型等效电路的电阻、电抗、对地并联电导、电纳以及变压器变比和阻抗；2)获取电力系统的量测参数，包括母线电压幅值、节点注入有功、节点注入无功、支路有功、支路无功；3)引入复数域标幺化理论，假设复数功率基准值和电压基准值，即V·base=|V·base|·ej0=Vbase;]]>4)根据欧姆定律，推导得到电流基准值和阻抗基准值，即5)假设支路阻抗有名值：对阻抗进行标幺化：从而，复数域标幺化后的R/X比可表示成：6)基准相角的确定，由步骤5)可知，通过合理选取基准相角可以使R/X接近于0；基准相角由所有支路阻抗角的算术平均值确定，由于算术平均值易受极端值的影响，因此还需根据网络特性和负荷特性对进一步修正，得到最优的基准相角；从而得到的确定公式如下：式中，是所有支路阻抗角的算术平均值，是支路阻抗角极端值的均值，是考虑负荷功率因素影响的修正因子，Ri，Xi分别是第i条支路的电阻和电抗，Pi，Qi分别是第i条支路的有功和无功负荷；7)复数域标幺化后，支路阻抗角整体移相，R/X比整体得到减小，可忽略电阻的影响，有功和无功量测部分可分开迭代计算，即AΔθ(k)＝α(k)；BΔv(k)＝β(k)；式中，代表有功量测部分；代表无功量测部分；v0是系统参考节点电压，z是量测量，h(·)是关于θ和v的量测函数，R是对应的权重矩阵，k是迭代次数，Ba为(ma×na)阶P‑θ类常数雅可比矩阵，Bb为(mb×nb)阶Q‑v类常数雅可比矩阵；8)由于各支路两端的电压相角差很小，各节点电压幅值接近于系统参考节点电压v0，所以:sinθij≈0,cosθij≈1,vi≈vj＝v0；从而有功和无功迭代部分的信息矩阵可化为常数矩阵，步骤7)中的α(l)、β(l)可进一步简化为：α(k)=v02(-Ba)TRa-1[za-ha(θ,v)]|θ=θ(k)v=v(k);]]>β(k)=v0(-Bb)TRb-1[zb-hb(θ,v)]|θ=θ(k)v=v(k);]]>按WLS进行快速分解状态估计求解，得到状态量：电压幅值和相角；并将支路参数进行反标幺化，即由复数域标幺值反归算到常规标幺值；根据求得的状态量和支路参数求量测估计值。