基于PMU的状态估计和量测配置研究

论文摘要

随着电力系统规模的不断扩大,电力系统的结构和运行方式不断复杂化,对电力系统实时控制的要求不断提高。传统的状态估计模型已经不能满足需要,因此必须研究新的状态估计模型以适应电力系统的发展需求。随着相量测量单元(Phasor Measurement Unit,PMU)的发展,电网广域测量/监视系统(WAMS)已在实际中得到应用。基于相量测量单元的状态估计是研究的新方向。本文首先简要介绍了电力系统状态估计的国内外研究现状,并回顾了我国电力系统的发展情况。其次,对PMU最优配置问题(OPP)进行了研究,这是后面更好地利用WAMS系统数据的前提条件。在分析了不同PMU配置方案特点的基础上,本文提出了一种以关联度与节点功率为出发点的PMU配置方案。该方案在PMU逐步配置中取得了不错的效果,同时该方案也具有较好的实用性和扩展性。最后,介绍了经典电力系统状态估计的基本理论和发展现状。对电力系统状态估计的模型进行了归纳,并分析了几种经典的电力系统状态估计的特点。在相量测量技术的基础上,建立了一种基于PMU的混合量测状态估计模型。该模型通过引入PMU的量测量,提高了状态估计解的精度和稳定性。通过算例仿真结果表明,本文的状态估计模型具有较好的工程应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 电力系统状态估计的意义
• 1.2 电力系统状态估计的功能
• 1.3 电力系统状态估计的研究现状
• 1.4 本文所作的工作
• 第2章 状态估计的基本理论
• 2.1 电力系统状态估计的数学描述
• 2.1.1 测量系统的数学描述
• 2.1.2 电力网络的数学描述
• 2.1.3 状态估计的量测方程
• 2.2 电力系统状态估计的基本步骤
• 2.3 状态估计结果的统计分析
• 2.4 状态估计的算法
• 2.4.1 加权最小二乘法状态估计基本算法
• 2.4.2 快速分解状态估计基本算法
• 2.4.3 对量测量变换的状态估计基本算法
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于GPS 的相量测量及其在电力系统中的应用
• 3.1 全球定位系统（GPS）概况
• 3.2 基于GPS 同步时钟的相量测量原理
• 3.3 相量测量单元（PMU）在电力系统中的应用
• 3.4 本章小结
• 第4章 PMU 配置方案研究
• 4.1 本章引论
• 4.2 基于系统完全可观测的PMU 配置方案
• 4.2.1 基本概念
• 4.2.2 基本原理
• 4.3 基于系统同调性的PMU 配置方法
• 4.3.1 基本概念
• 4.3.2 元件权重设置
• 4.4 基于提高状态估计精度的PMU 配置方案
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于PMU 的状态估计研究
• 5.1 传统的状态估计模型
• 5.2 基于PMU 的状态估计模型的概述
• 5.2.1 线性估计模型
• 5.2.2 非线性估计模型
• 5.2.3 非线性状态估计与线性线性状态估计相结合的估计模型
• 5.3 基于PMU 的混合量测模型
• 5.3.1 状态估计及其相量量测的相角匹配
• 5.3.2 混合量测系统估计模型
• 5.4 基于PMU 的混合量测模型的状态估计仿真研究及结果
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果及发表的学术论文
• 致谢