基于内网实测信息的两端互联电网静态等值参数估计方法研究

论文摘要

传统电力系统静态等值方法是基于知晓全网完备模型信息的假设条件建立的。然而在电力市场环境下,互联子系统常常代表不同的利益集团,各集团所掌握的电网数据被越来越多地认为是富有商业价值的秘密。互联子系统间完备数据的实时交换无法进行,导致子系统独立的潮流仿真计算有很大误差,影响了互联系统的安全稳定运行。因此,在外网模型与状态信息完全未知,传统静态等值方法无法应用的情况下,如何实现外网静态等值参数的有效估计,成为保证内网子系统独立潮流仿真准确性的关键问题。针对以上问题,本文主要展开了以下几方面的研究工作:①根据Ward等值和电源等效原理,提出了外部电网的扩展电压源支路Ward等值电路模型及其等值参数的两阶段估计方法。第1阶段,以边界节点的等值注入功率和边界节点之间的等值导纳为等值参数,形成两端口外部电网的简化Ward等值电路,并建立其等值参数的多时段最小二乘估计模型。第2阶段,以电压源串联阻抗的等值支路代替边界节点等值注入功率,形成扩展电压源支路Ward等值电路模型。然后考虑两个电路模型等值参数之间的约束关系,建立扩展电压源支路Ward等值电路参数的最小二乘估计模型。最后,采用高斯-牛顿法,依次求解第1阶段和第2阶段的等值参数,并以后者作为外部电网的等值参数。由于第1阶段等值参数估计值的约束作用,降低了扩展电压源支路Ward等值模型参数之间的耦合作用,从而保证了其等值参数估计值的准确性;②以两阶段估计法为基础,进一步提出了考虑随机量测误差的外网静态等值参数约束估计方法。在两阶段模型中,分别引入静态等值参数的物理约束,同时在第1阶段中增加内网状态量及其量测方程,并将其估计值直接作为第2阶段对应量的真值。论文采用matlab优化工具箱的fmincon函数,依次求解两阶段的等值参数,并以后者作为外部电网的等值参数。该方法减小了随机量测误差对等值参数估计结果的影响,提高了估计结果的鲁棒性。③针对上述两种外网静态等值参数估计方法,论文以IEEE 39节点系统、IEEE 118节点系统的修改算例和广东电网为例进行仿真分析,验证了论文所提外网静态等值参数估计方法的有效性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 现有外网静态等值方法
• 1.3 现有外网静态等值参数的估计方法
• 1.4 本文主要研究内容
• 2 电力系统静态等值与参数估计的理论基础
• 2.1 引言
• 2.2 静态等值原理
• 2.2.1 Ward 等值
• 2.2.2 扩展Ward 等值
• 2.2.3 传统静态等值方法存在的问题
• 2.3 最小二乘参数估计原理
• 2.4 静态等值参数估计的优化算法
• 2.4.1 高斯-牛顿法
• 2.4.2 约束优化算法
• 2.5 小结
• 3 基于内网实测信息的外网静态等值参数估计方法
• 3.1 引言
• 3.2 外网静态等值参数最小二乘估计模型
• 3.2.1 外网简化Ward 等值电路
• 3.2.2 SWM 等值参数的最小二乘估计
• 3.2.3 扩展电压源支路Ward 等值电路
• 3.2.4 EWM 等值参数最小二乘估计
• 3.3 外网静态等值参数估计模型的两阶段算法
• 3.4 小结
• 4 考虑随机量测误差的外网静态等值参数约束估计方法
• 4.1 引言
• 4.2 外网静态等值参数的约束最小二乘估计模型
• 4.2.1 外网简化Ward 等值模型的量测方程
• 4.2.2 SWM 的约束最小二乘估计
• 4.2.3 EWM 的约束最小二乘估计
• 4.3 外网静态等值参数约束估计模型的求解算法
• 4.4 小结
• 5 算例仿真与分析
• 5.1 仿真系统概况
• 5.2 仿真内容与条件
• 5.2.1 仿真内容
• 5.2.2 仿真条件
• 5.2.3 误差评价指标
• 5.3 标准修改算例的仿真结果分析
• 5.3.1 外网静态等值参数估计结果分析
• 5.3.2 内网稳态潮流误差分析
• 5.4 广东电网的仿真结果分析
• 5.4.1 外网静态等值参数估计结果分析
• 5.4.2 内网稳态潮流误差分析
• 5.5 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 本文的主要结论
• 6.2 有待进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
• 附录B 作者在攻读硕士学位期间作为主研人员参与的项目
• 附录C 状态估计合格率计算的基准值
• 附录D IEEE39 节点系统图和IEEE 118 节点系统图
• 附录E 广东电网局部结构图