基于广域信息的电力系统谐波状态估计的研究

论文摘要

基于GPS的广域信息系统的出现为谐波状态估计提供了技术基础,与SCADA系统相比广域信息系统的量测增加了相角量测,并且各量测量在时间上保持同步,这就为谐波状态估计提供了有利条件。本文通过研究谐波状态估计的国内外研究现状,在将现有的谐波状态估计的方法与传统的谐波状态估计进行比较的基础上,选取母线谐波电压、母线注入谐波电流和支路谐波电流相量作为量测量,母线谐波电压相量作为状态量,使得谐波状态估计方程成为线性方程,极大地简化了方程的求解难度。本文给出了节点量测量的排序规则,并在MATLAB环境下,分别对不含变压器和含有变压器的电网模型进行建模仿真,建立谐波状态估计方程,用最小二乘法求解,验证了算法的可行。为了保证状态方程的线性,当系统中含有变压器时,针对变压器的数学模型,对变压器的谐波状态进行单独求解。在状态方程出现病态时采用广义岭估计进行求解。广义岭估计的思想是在病态矩阵的对角线上加一个参数,从而改善量测矩阵的病态。通过仿真实验进行验证,得出这两种方法用于谐波状态估计的可行性。通过分析估计值与真值的误差,可以看出,利用广义岭估计可以有效的改善最小二乘法用于求病态方程的不足。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的背景
• 1.2 谐波状态估计的概念
• 1.3 谐波的产生危害及谐波状态估计的意义
• 1.3.1 谐波的产生和电力线路中谐波的类型
• 1.3.2 电力系统谐波的危害
• 1.3.3 电力系统谐波状态估计的意义
• 1.4 国内外研究动态
• 1.4.1 静态谐波状态估计算法
• 1.4.2 动态非同步谐波电压测量
• 1.5 课题研究内容
• 第2章 谐波状态估计的技术基础
• 2.1 相量量测技术
• 2.1.1 相量量测装置原理
• 2.1.2 相量测量的特点
• 2.1.3 谐波量测系统的组成
• 2.2 谐波状态估计对量测系统的要求
• 2.3 谐波状态估计的方法
• 2.3.1 最小方差估计法
• 2.3.2 极大似然估计
• 2.3.3 极大验后估计
• 2.3.4 最小二乘估计法
• 2.3.5 加权最小二乘估计法
• 2.4 最小二乘法的求解算法
• 2.4.1 奇异值分解算法
• 2.4.2 乔累斯基（Cholesky）分解法
• 2.4.3 正交变换算法
• 2.5 几种方法的比较
• 2.6 本章小结
• 第3章 谐波状态估计的数学模型和求解过程
• 3.1 谐波状态估计的量测方程
• 3.1.1 量测值
• 3.1.2 支路量测方程
• 3.1.3 三相变压器量测方程
• 3.2 谐波状态估计的数学模型
• 3.2.1 电压量测方程
• 3.2.2 支路电流量测方程
• 3.2.3 零注入量测方程
• 3.2.4 变换量测方程
• 3.3 谐波状态估计的量测方程编号
• 3.3.1 谐波状态估计量测的基本特点
• 3.3.2 谐波量测编号的基本规则
• 3.4 谐波状态估计的MATLAB 仿真
• 3.4.1 不含变压器的电力系统谐波状态估计的仿真
• 3.4.2 对量测值加入噪声时的谐波状态估计
• 3.4.3 加入变压器后系统的谐波状态估计
• 3.5 本章小结
• 第4章 系数矩阵病态时方程的求解
• 4.1 岭估计的概念
• 4.2 岭参数的选取
• 4.2.1 岭估计的直接解法
• 4.2.2 岭参数迭代算法
• 4.3 系统仿真的实现和算法的研究
• 4.3.1 算例一
• 4.3.2 算例二
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论
• 5.1 本文的主要工作和取得的成果
• 5.2 后期工作的展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢
• 详细摘要