摘要：电网状态估计功能，是实现 D5000 系统所有高级应用功能的基础，是成功完成智能电网调度技术支持系统各项应用的关键。研究 D5000 系统状态估计的建设和运行情况，对整个系统的搭建和未来的长期应用，都有很高的价值和现实意义。于此同时，借助国网公司对各地市县 D5000 系统中状态估计的考核手段，来总结安阳电网状态估计的运行特点、了解估计结果存在的问题，从而找到影响安阳电网状态估计的主要问题，研究在D5000 系统中提高状态估计指标的现实方法。
关键词：智能电网调度；主站D5000系统；状态估计
1电力系统状态估计概念
电力系统状态估计就是利用实时量测系统的兀余性，应用估计算法来检测与剔除坏数据，提高数据精度及保持数据的前后一致性，为网络分析提供可信的实时潮流数据。状态估计根据电网模型参数、结线连接关系和一组有冗余的遥测量测值和遥信开关状态，求解描述电网稳态运行情况的状态量——母线电压幅值和相角的估计值，并求解出量测的估计值，检测和辨识量测中的不良数据，为其他应用功能提供一套完整、准确的电网实时运行方式数据。运用状态估计必须保证系统内部是可观测的，系统的测量要有一定的冗余度，在缺少量测的情况下做出的状态估计是不可用的。
2 D5000 系统中状态估计的应用
电力系统状态估计在智能电网调度技术支持系统的高级应用功能中的作用，主要包括以下几个方面：根据 SCADA 提供的实时信息和网络拓扑的分析结果及其他相关数据，实时的给出电网内的各母线电压，各线路、变压器等支路潮流，各母线的负荷和各发电机出力；对不良数据进行检测和辨识；实现母线负荷预测模型的维护、量测误差统计、网络状态监视等。
2.1网络拓扑分析应用
D5000 系统能根据电网结线连接关系和断路器/刀闸的分/合状态，形成状态估计计算中使用的母线-支路计算模型。进行网络拓扑接线分析，由电网设备的结线连接关系和断路器/刀闸分/合状态，把连结在一起的带电节点归并到计算母线，形成以计算母线表示的电网拓扑连接关系；分析电网设备的带电状态，并按设备的拓扑连接关系和带电状态划分电气活岛和电气死岛；可以处理各种类型的厂站结线方式，例如：单母线、双母线、旁路母线、环形母线、3/2 开关、4/3 开关等；支持直流换流站（包括背靠背直流换流站）的拓扑分析；支持断路器/刀闸、线路、发电机、负荷、变压器、电容电抗器等设备人工设置的运行状态。
2.2量测系统分析
D5000 系统判断电网配置的遥信遥测量是否满足状态估计的计算条件，进行电网可观测性分析。分析电网的量测配置，确定电网的可观测区域和不可观测区域；电网的不可观测区域自动生成伪量测；当电网的量测配置不满足状态估计的计算条件时，状态估计提供电网不可观测区域的量测配置方案。状态估计可以使用下列类型的量测：包括有功功率、无功功率、电压幅值、PMU 量测、电流、变压器分接头位置的实时遥测值；零阻抗支路的量测值；由发电计划提供的机组有功功率和无功功率、系统/母线负荷预测提供的负荷有功功率和无功功率、前一次状态估计值提供的伪量测值；人工置数的量测值。
2.3量测预检测应用
D5000 系统的网络拓扑分析确定量测中的简单错误，对量测量进行状态估计计算前的检测分析。能够检测母线、厂站的功率量测总和是否平衡，检测线路首末端功率量测是否冲突，检测母线电压量测、机组出力量测、线路和变压器功率量测是否越限，检测母线频率量测是否正确，检测断路器/刀闸的遥信状态错误。
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2.4 系统状态估计计算
D5000 系统中的状态估计使用电网设备参数、电网拓扑连接关系、实时量测数据，计算电网的母线电压幅值和相角的估计值，并求出各量测的最优估计值，从而为实现各项高级应用提供基础。系统的状态估计功能采用成熟、高效、实用的状态估计算法，保证计算的收敛性和实时性；它支持交直流混合系统的状态估计计算、支持多电气岛的状态估计计算、支持稳态和动态混合量测的状态估计计算。计算包括电压幅值和相角、电流幅值、有功功率、无功功率等量测类型的估计值，进行量测误差分析，计算量测的误差和方差，按量测类型（母线电压、支路有功功率、支路无功功率、机组有功功率、机组无功功率）进行分类误差统计。可以人工调整量测的权重系数，允许使用大范围的量测权重。状态估计应用的启动方式支持人工启动、周期启动、事件触发。状态估计计算不收敛时，能够提供计算迭代信息，供用户诊断不收敛的原因。
3不良数据的检测和辨识
D5000 系统根据状态估计计算得到的量测估计值，通过残差分析和量测突变检测辨识出量测中的不良数据。
3.1量测数据检测辨识
调度自动化系统中不良数据是由于某电量测量环节失灵或某厂站通信通道或变电站综合自动化设备故障引起，但坏数据是个别的、误差很大，其它测量数据都是好的，需要进行筛选和甄别。D5000 系统中的状态估计可以检测和辨识出单个不良数据、也可以检测和辨识出多个相关不良数据，并对状态估计计算连续多次辨识出的不良数据进行统计和告警，为不良数据提供合理的状态估计值。
3.2拓扑结构性错误辨识
电力系统中有系统接线没有变化而遥信信息出现了错误、系统接线变化但遥信系统出现了异常，两种结构性错误。电力系统状态估的计识别过程如下：1）依遥信信息求估计；2）与储存的系统接线进行比较；3）若有错则按所接线修改原来模型并再进行状态估计；4）将本次数据与上次比较之差小于规定值的这种情况下，若原判断有错则说明系统结构无错误，是遥信信息出错了；若原判断正确则需计算状态估计结论值是否合格，若不合格则可以确定出错的线路。D5000 系统中状体估计可以检测和辨识出断路器/刀闸的遥信状态错误，并提供断路器/刀闸的合理分/合状态。系统可以形成不良数据辨识结果列表，列表中还包含连续多次辨识出的不良数据的次数。
结束语
状态估计是电网控制中心能量管理系统基础软件，是运行调度员潮流、自动电压控制等其他电网应用软件的基础。提高遥测估计合格率是电网应用软件实用化的关键。态估计利用数据采集与 SCADA 系统的实时遥测、遥信信息，确定电网接线方式和运行状态，建立网络模型，检测和辨识不良数据，补充不足量测点，提高全网可观测水平。状态估计为其它应用软件提供一个相对完整而可靠的实时网络数据库，为实际调度操作的可行性或操作后的方式调整提供理论依据。状态估计计算结果将直接影响潮流计算等应用软件的计算精度，而遥测估计合格率是衡量状态估计计算精度的重要指标。
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论文作者:陈岩
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/23
标签：状态论文; 电网论文; 量测论文; 母线论文; 系统论文; 数据论文; 估计值论文; 《电力设备》2017年第21期论文;