申请/专利权人：大连海事大学

申请日：2023-12-22

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN117791574A

主分类号：H02J3/00

分类号：H02J3/00;G06F18/241;G06Q50/06;H02J3/06;H02J3/48;H02J3/50

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.16#实质审查的生效;2024.03.29#公开

摘要：本发明公开了一种考虑变压器励磁支路的电力系统状态估计方法，对电力系统状态估计的变压器模型进行改进，在变压器模型中考虑励磁支路的电导和电纳，不再把励磁支路的功率损耗与变压器原边所连接节点上的负荷合并，以提高电力系统状态估计的计算精度。采用这种变压器模型后，与变压器支路功率量测量相关的量测函数和雅可比矩阵元素的计算方法也要改变。本发明提出电力系统状态估计软件使用的变压器模型中，包括等值电阻、等值漏电抗、励磁电导、励磁电纳和变比参数，增加了励磁电导和励磁电纳参数，可以提高电力系统状态估计软件的计算精度，对潮流计算等其他电力系统稳态分析软件的计算精度没有不良影响。

主权项：1.一种考虑变压器励磁支路的电力系统状态估计方法，其特征在于：包括以下步骤：A、读取网络数据和量测数据；B、电压初始化，设置各节点电压幅值为参考节点电压幅值初始给定值，电压相角为0；C、形成节点导纳矩阵；节点导纳矩阵Y初始化为一个N×N的零矩阵，采用追加支路法形成节点导纳矩阵；N为电力系统节点个数；追加支路法是按支路顺序每次在原有节点导纳矩阵元素的基础上追加与各支路两端节点相关的自导纳和互导纳增量；采用考虑励磁导纳的变压器模型，追加变压器支路时，所追加的与变压器支路两端节点相关的自导纳和互导纳增量为： 式中，i、j分别为变压器的首节点和末节点；ΔYii为节点导纳矩阵Y的第i行第i列元素的增量；ΔYjj为节点导纳矩阵Y的第j行第j列元素的增量；ΔYij为节点导纳矩阵Y的第i行第j列元素的增量；ΔYji为节点导纳矩阵Y的第j行第i列元素的增量；R、X分别为变压器的等值电阻和等值漏电抗，位于节点i侧；k为变压器的变比，位于节点j侧；G0、B0分别为变压器的励磁电导和励磁电纳，位于节点i侧；D、设置迭代计数t＝0；E、计算量测函数向量hxt；电力系统状态估计的量测量z包括支路有功功率量测量、支路无功功率量测量、节点注入有功功率量测量、节点注入无功功率量测量和节点电压幅值量测量；与量测量对应的量测函数向量hxt分别为支路有功功率、支路无功功率、节点注入有功功率、节点注入无功功率和节点电压幅值，为m维向量，各量测函数的计算值为量测量的估计值；x为2N-1维状态变量向量，由除参考节点电压相角外各节点电压幅值和电压相角组成；上标t表示第t次迭代；m为量测量个数；计算量测函数向量hxt的步骤如下：E1、设置量测量计数l＝1；E2、取第l个量测量的类型T；E3、判断量测量类型T是否为变压器首端流向末端的有功功率量测量类型TPIJ，如果不是TPIJ类型，转到步骤E5；E4、按式5计算变压器支路量测量的量测函数； 式中，Pij为变压器首端节点i流向末端节点j的有功功率；Ui、Uj分别为节点i和节点j的电压幅值；θij＝θi-θj，θi和θj分别为节点i和节点j的电压相角；k为变压器的变比；g、b分别为变压器支路的电导和电纳；变压器支路的电导和电纳g、b为： 转到步骤E9；E5、判断量测量类型T是否为变压器首端流向末端的无功功率量测量类型TQIJ，如果不是TQIJ类型，转到步骤E7；E6、按式7计算变压器支路量测量的量测函数； 式中，Qij为变压器首端节点i流向末端节点j的无功功率；转到步骤E9；E7、判断量测量类型T是否为其他量测量类型，如果不是其他量测量类型，转到步骤E9；E8、按现有方法计算第l个量测量的量测函数；E9、令l＝l+1；E10、判断l是否大于量测量数m，如果l不大于m转步骤E2；否则转步骤F；F、形成雅可比矩阵Hxt；雅可比矩阵是量测函数向量hxt对状态变量x的偏导在x＝xt的值，维数为m×2N-1；上标T表示转置；形成雅可比矩阵Hxt的步骤如下：F1、设置量测量计数s＝1；F2、取第s个量测量的类型T；F3、判断量测量类型T是否为变压器首端流向末端的有功功率量测量类型TPIJ，如果不是TPIJ类型，转到步骤F5；F4、按式8-11计算雅可比矩阵元素； 式中，为变压器支路首端节点i流向末端节点j的有功功率Pij对首端节点i的电压幅值Ui的偏导数；为变压器支路首端节点i流向末端节点j的有功功率Pij对末端节点j的电压幅值Uj的偏导数；为变压器支路首端节点i流向末端节点j的有功功率Pij对首端节点i的电压相角θi的偏导数；为变压器支路首端节点i流向末端节点j的有功功率Pij对末端节点j的电压相角θj的偏导数；转到步骤F9；F5、判断量测量类型T是否为变压器首端流向末端的无功功率量测量类型TQIJ，如果不是TQIJ类型，转到步骤F7；F6、按式12-15计算雅可比矩阵元素； 式中，为变压器支路首端节点i流向末端节点j的无功功率Qij对首端节点i的电压幅值Ui的偏导数；为变压器支路首端节点i流向末端节点j的无功功率Qij对末端节点j的电压幅值Uj的偏导数；为变压器支路首端节点i流向末端节点j的无功功率Qij对首端节点i的电压相角θi的偏导数；为变压器支路首端节点i流向末端节点j的无功功率Qij对末端节点j的电压相角θj的偏导数；转到步骤F9；F7、判断量测量类型T是否为其他量测量类型，如果不是其他量测量类型，转到步骤F9；F8、按现有方法计算第s个量测量的雅可比矩阵元素；F9、令s＝s+1；F10、判断s是否大于量测量数m，如果s不大于m转步骤F2；否则转步骤G；G、计算修正方程右端向量HTxtR-1z-hxt；式中，z为m维量测量向量；R-1为量测权重矩阵；H、形成信息矩阵HTxtR-1Hxt；I、形成式16所示的状态估计修正方程，解方程16求Δxt，并求最大修正量|Δxmax|；HTxtR-1HxtΔx＝HTxtR-1[z-hxt]16J、判断最大修正量|Δxmax|是否小于收敛精度ε；如果小于收敛精度ε，转到步骤L；否则，按式17修正状态变量；xt+1＝xt+Δxt17式中，Δx为状态变量修正量列向量；上标t表示第t次迭代；K、令t＝t+1，返回到步骤E进行下一次迭代；L、输出状态估计结果，结束。

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