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1、太原理工大学硕士学位论文考虑杠杆量测量的电力系统状态估计研究姓名：王娟娟申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：韩富春2003.4.1考虑杠杆量测量的电力系统状态估计研究 Y5 1 8 3 2 1 摘要电力系统的各级调度中一i 1 , 已经比较普遍地设置了调度自动化系统，特别是采用了以微型机算机年t l d , 型计算机为基础的调度自动化系统，以它的高性能价格比，在地方调度中一1 1 , 年r l 省级调度中心等得到了广泛应用。为使这些系统不仅可以完成安全检测的功能，还可以进行安全分析和经济运行等计算工作，就要求调度主机应该具有在线潮流和状态估计计算的功能。电力系统状态估计的研究已
2、有三十多年的历史，在这个广阔的领域里面，又包含了多方面的内容。发展至今，很多方面，例如电力系统的实时状态估计已在很多地区和国家的电网中运行成功。但就算法的速度和性能而言，还需要进一步的改进和提高，针对神经网络在并行计算方面的优势，将其用于电力系统状态估计中开始成为当前的研究的热点。在状态估计中应用比较成功的是连续性H o p f i e l d 网络，它很适合处理优化问题。这一网络的实现形式主要有两种，是通过搭建硬件电路实现，文中在M A T L A B 环境下模拟实现了这硬件方式；一是软件方式实现，即编写相关程序，在普通计算机上运行来解决问题。由于本文的主要工作是针对有杠杆量测量出现的电网进
3、行状态估计计算的，根据这一特点，在算法方面需对基础算法进行进一步研究，本文采用了S c h w e p p e 型状态估计算法，这一算法是以最d - - 乘太 【理Z 大掌硕士研究生攀位论文1 1状态估计法为基础的。杠杆量测量是九十年代之后才从因素空间中引入到电力系统中的，由于它对整个因素空间中的估计值有决定性影响，因此对此进行研究很有必要。本文除了主要侧重于在算法方面考虑其影响之外，还应用了一些数学办法，如某些函数的构造采用二次切线准则及改进的G i v e n 变换等对杠杆量进行了处理。在多个不良杠杆量测量出现的情况下，由于屏蔽现象的缘故，多个不良数据的辩识也是一个很值得探讨的问题。关键字
4、状态估计杠杆量测量神经网络M A T L A BAP o w e rS y s t e mE s ti m a t o rB a s e dO i lL e v e r a g eM e a s u r e sA B S T R A C TD A S ( D i s p a t c ha u t o m a t i o ns y s t e m ) h a sb e e ni n s t a l l e di nd i f f e r e n tl e v e l so fd i s p a t c h i n gc e n t e r si np o w e rs y s t e m ，e
5、s p e c i a l i Fw h i c ha r eb a s e do nm i c r o c o m p u t e r s B e c a u s eo fi t sh i g hp e r f o r m s p r i c er a t i o ，D A Sc a nb eu s e do nr e g i o n a la n dp r o v i n c i a ld i s p a t c h i n gc e n t e r O n l yw h e nd i s p a t c hh o s tc o m p u t e r sa r ef u r n i s
6、h e dw i t hs t a t ee s t i m a t o ra n do n 一1 i n ef l o w ，n o to n l Ys e c u r i t yd e t e c t i o nb u ts a f e t ya n a l y s isa n de c o n o m i co p e r a t i o nc a nb er e a l i z e d I th a sb e e na b o u tt h i r t yy e a r ss i n c es t a t ee s t i m a t i o ni np o w e rs y s t
7、e mw a sr e s e a r c h e d T h e r ea r ek i n d so fc o n t e n t s ，f o re x a m p l es t a t ee s t i m a t i o n ，b a dd a t ai d e n t i f i c a t i o na n dn e t w o r kw i r i n gi d e n t i f i c a t i o n D u r i n gt h e s ey e a r ss o m eo ft h e mh a v eb e e nd e v e l o p e dm o r ep
8、 e r f e c ta n do t h e rs u c hs p e e d sa n dr o b u s to fa r i t h m e t i cn e e dm o r er e s e a r c h e s O nt h ea d v a n t a g eo ft h ep a r a l l e lo fa r t i f i c i a In e u r a ln e t w o r k ，A N Nh a sb e e na p p l i e dt oo t h e rs u b j e c t s A sf a ra ss t a t ee s t i m
9、a t i o ni np o w e rs y s t e misc o n c e r n e d ，e o n t i n u o u sH o p f i e l dn e t w o r ki st h eb e s tc h o i c et os o l v et h eo p t i m i z a t i o n T h e r ea r et w om e t h o d so fr e a l i z a t i o no ft h en e t w o r k O n ei st oc o n s t r u c tac i r c u i ta n d t h eo
10、t h e riSt op r o g r a m I nt h ep a p e r ，t h em e t h o dIi ss i m u l a t e du n d e rM A T L A Ba n dt h em e t h o dI I i Sr e a l i z e di nC T h em a i nw o r ko ft h ep a p e ra i m sa tak i n do fe l e c t r i cn e t w o r kw h i c hi n c l u d e sl e v e r a g em e a s u r e m e n t s A
11、c c o r d i n gt ot h i sc h a r a c t e r i s t i c s ，s o m en e we s t i m a t o r sh a v et ob ec o n s i d e r e d L e v e r a g em e a s u r e m e n t sw e r ei n t r o d u c e di n t op o w e rs y s t e mf r o mf a c t o rs p a c ei n1 9 9 6 ，w h i c ha r ec r u c i a lt oe s t i m a t i o n
12、s S o m em e a s u r e sh a v eb e e nt a k e nt os o l v et h es h o r t c o m i n g sw h e nt h eb a d e v e r a g em e a s u r e m e n t sc a m e W h e nt h e r ea r em a n yb a dle v e r a g em e a s u r e m e n t s ，t h ei d e n t i f i c a t i o no ft h e mi sv e r yd i f f i c u l tb e c a u
13、s eo fs h i e l d K E Y W O R D SS t a t eE s t i m a t i o nL e v e r a g eM e a s u r e m e n t sN e u r a lN e t w o r kM A T L A B1 1 概述第一章绪论为了保证电力系统的安全稳定运行，电力调度中心普遍引入了E M S 系统。本文对E M $ 高级网络分析软件的核心和基础电力系统实时状态估计的理论算法进行了研究。能量管理系统( E M S ) 是以计算机为基础的现代电力调度自动化系统，主要针对发电和输电，用于大区级电网和省网。而借鉴E M S 技术发展的配电管
14、理系统( D M S ) ，主要针对配电和用户，用于l O k v 以下电网。电力系统自动化技术沿着元件一局部一子系统一管理系统的道路发展，“管理系统”指的是对不同自动化子系统的综合管理。E M S表明对电力系统自动化由表及里、由孤立至f J f H 关、由静止到发展变化的认识上的一次飞跃。以往对电力系统自动化的认识都是“自下而上”的，而E M S 则是“自上而下”指导新系统的开发。电力系统自动化理论发展可以分为三个主要阶段：6 0 年代以前处于经典理论阶段；7 0 8 0 年代结合控制理论，形成了以计算机为基础的现代控制理论阶段；9 0 年代以后，结合经济理论，处于电力市场理论阶段。7 0
15、年代中期将系统工程理论与现代理论的技术成果有机地结合在一起，从而形成了最初的E M S 。E M S 主要由六大部分组成：计算机、操作系统、支持系统、数据收集、能量管理和系统分析。狭义的能量管理系统主要指发电控制和发电计划；一般E M S 指数据收集、能量管理和网络分析三大功能：广太原理工夫掌硕士研究生掌位饱文- 4 义的E M S 还包括调度员培训仿真系统( D T S ) 。正如电力系统潮流计算在稳态计算中的地位一样，广义的系统潮流电力系统状态估计可以说是E M S 中的核心内容。1 2 本课题研究的目的和意义电力系统状态估计发展至今，已有三十多年的历史。国外7 0 年代初期发表了第一批研
16、究成果“。2 3 4 ，国内7 0 年代中期开始这一课题的研究”。7 。大量学者以数学、控制理论及其他新技术为指导，根据当时的计算机软件和硬件的条件，结合电力系统的特点，进行了大量的研究。由于他们的努力，我国在电力系统状态估计方面，无论是理论、模型和算法，还是在软件设计和实际运行方面都居于国际领先地位。然而，状态估计领域中还是有很多有待于妥善解决的问题；随着电力系统的迅速发展，电力工业体制向市场化迈进，状态估计作为能量管理系统( E M S ) 的重要组成部分，在面对新的挑战的同时也将会在电力市场环境中发挥着更重要的作用。电力系统的信息是通过远动装置传送到调度中心的，由于远动装置的误差及在传送过程中各个环节所造成的误差，使这些数据存在不同程度的误差和不可靠性。此外，由于测量装置在数量和种类上的限制，往往不可能得到完整的、足够的电力系统分析计算所需的数据。为了解决上述问题，除了不断改善测量和传输系统之外，还可采用数学处理办法，如电力系统状态估计算法来提高数据的可靠性和完整性。根据以上的论述，可以从两个方面来
