董德慧　王兵

摘要 在經(jīng)濟與科技的帶動下，電力系統(tǒng)無論是規(guī)模還是結(jié)構(gòu)與運行方式都逐漸呈現(xiàn)復(fù)雜化，為提高電力系統(tǒng)安全，實現(xiàn)經(jīng)濟運行，狀態(tài)估計成為能量管理系統(tǒng)中重要組成部分，尤其是在全球定位系統(tǒng)被應(yīng)用到各處以后，以GPS為基礎(chǔ)的相量測量電力系統(tǒng)狀態(tài)估計也隨之出現(xiàn)。本文將從電力系統(tǒng)狀態(tài)估計基本情況入手，重點研究基于相量測量的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計。

關(guān)鍵詞 相量測量；電力系統(tǒng)；狀態(tài)估計

中圖分類號 TM7 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 2095—6363（2016）12—0039—02

為全面且系統(tǒng)地了解電力系統(tǒng)調(diào)度控制系統(tǒng)，實現(xiàn)實時掌控電力系統(tǒng)運行狀態(tài)，做好進一步分析與預(yù)測，強化數(shù)據(jù)庫質(zhì)量就需要應(yīng)用到狀態(tài)估計。現(xiàn)代社會已經(jīng)進入信息時代，計算機技術(shù)在各個領(lǐng)域都有應(yīng)用，狀態(tài)估計也需要實現(xiàn)現(xiàn)代化，融入新型技術(shù)，相量測量電力系統(tǒng)狀態(tài)估計也隨之出現(xiàn)。因此，有必要對基于相量測量的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計開展研究。

1電力系統(tǒng)狀態(tài)估計概述

之所以電網(wǎng)能夠正常運行，與狀態(tài)估計的運用有一定關(guān)系，通過狀態(tài)估計不僅可以強化電力系統(tǒng)運行，還能促進控制系統(tǒng)優(yōu)化。電力系統(tǒng)狀態(tài)估計作用主要體現(xiàn)在以下幾方面：第一，隨著狀態(tài)估計的運用，電力系統(tǒng)所獲得的數(shù)據(jù)精度更高，更可以滿足實際使用需求；第二，狀態(tài)估計可以準(zhǔn)確辨別出不良數(shù)據(jù)，同時可以將這些數(shù)據(jù)進行修改與糾正，進而強化數(shù)據(jù)系統(tǒng)可靠性；第三，狀態(tài)估計能夠精準(zhǔn)的推算出電力量，幫助電力工作者盡快完成工作；第四，能夠根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)預(yù)見未來電力發(fā)展趨勢，為電力系統(tǒng)安全運行提供保障?？傊?，電力系統(tǒng)狀態(tài)估計有很多好處，因此，應(yīng)重視狀態(tài)估計在電力系統(tǒng)中的運用，并做好進一步研究。

2電力系統(tǒng)狀態(tài)估計方法

對于電力系統(tǒng)狀態(tài)估計來說，經(jīng)常采用的方法有3種：第一種，加權(quán)最小二乘估計法。這是電力系統(tǒng)狀態(tài)估計中應(yīng)用最多的方法，運用這種方法并不需要了解隨機變量統(tǒng)計特性，而是將量測值與估計值的差平方和最小作為估計方法；第二種，快速分解狀態(tài)估計法。這種方法相對于加權(quán)最小二乘估計法相對收斂，但卻需要很長計算時間，對內(nèi)存的需要也很大，在設(shè)計程序的過程中需要應(yīng)用一定的電力系統(tǒng)物理性質(zhì)，也會將不重要的因素忽略，這樣既能提高計算速度，又能減少不必要的內(nèi)存消耗；第三種，以量測變換為基礎(chǔ)的估計法。這種方法就是將量測等效變換當(dāng)做節(jié)點且注入電流量測與支路電流量測，然后將迭代方程組雅克比矩陣轉(zhuǎn)化為常數(shù)矩陣，不僅可以節(jié)約內(nèi)存，還能強化算法效率。

3基于相量測量的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計

1）相量測量電力系統(tǒng)狀態(tài)估計的運用的必要性。隨著相量測量狀態(tài)估計在電力系統(tǒng)中的運用，人們不僅可以全面了解系統(tǒng)實際運行情況，還能對電力系統(tǒng)進行全面監(jiān)控，所以各個都將電力系統(tǒng)狀態(tài)估計作為重點。我國對電力系統(tǒng)狀態(tài)估計的研究并不多，僅有幾個電力系統(tǒng)應(yīng)用了相量測量。在對比傳統(tǒng)狀態(tài)估計與相量測量電力系統(tǒng)狀態(tài)估計中可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)狀態(tài)估計不僅實效性差，還需要浪費很長的計算時間，且收斂性較差，也容易出現(xiàn)誤差，而基于相量測量的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計則屬于線性估計的一種，無論是計算速度還是實效性都很好。此外，由于PMU的應(yīng)用，相關(guān)工作人員也可以隨時了解到電壓情況，如果2個系統(tǒng)需要連接也可以避免反連接的出現(xiàn)，若電網(wǎng)出現(xiàn)故障，狀態(tài)估計也可以快速確定故障發(fā)生位置，并做好故障分析，為快速解決故障奠定基礎(chǔ)。

3）以PMU基礎(chǔ)的等效電流量測變換解藕估計模型。相關(guān)學(xué)者在研究基于相量量測的電力系統(tǒng)態(tài)估計的過程中，可以計算出取電壓幅值與相角方程，在對比該模型以后可以發(fā)現(xiàn)，其與傳統(tǒng)狀態(tài)估計所使用的方法相同。在為某個節(jié)點配置PMU的過程中發(fā)現(xiàn)，等于兩個量測量共同作用其上，量測雅克比矩陣也會受此影響多兩行。同時還發(fā)現(xiàn)每個行中至少有一個非零元素，由此可見該模型中僅有一個PMU量測值，所以，其對狀態(tài)估計的影響也不大。總而言之，要做好等效電流量測狀態(tài)估計模型構(gòu)建，就需要應(yīng)用一種新型狀態(tài)估計模型，如PMU量測模型。

在等效電流量測中還要重視旋轉(zhuǎn)變換，這樣也可以了解到其狀態(tài)估計，進而了解電力系統(tǒng)實際運行情況。隨著PMU量測值的應(yīng)用，不僅可以強化量測冗余度，還能加強狀態(tài)估計解精度，促進其穩(wěn)定性提升?；谙嗔繙y量的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計不僅壓縮了存儲空間，還提高了計算速度，強化了計算精度，同時也有效彌補了原有計算中存在不足，可見其有較多益處，所以應(yīng)重視這種狀態(tài)估計的運用。

4）算例仿真。為進一步證明基于相量測量的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計高效，還需要應(yīng)用算例。因此，筆者對一些系統(tǒng)做了測試，通過算例仿真發(fā)現(xiàn)，量測數(shù)據(jù)可以在測試系統(tǒng)潮流結(jié)果的基礎(chǔ)上呈現(xiàn)正態(tài)分布，為強化比較，還需要做好測試系統(tǒng)計算，并通過極坐標(biāo)的方式展示出來。如在測試某節(jié)點的過程中，在一些節(jié)點中應(yīng)用了PMU，并采用了GA算法，發(fā)現(xiàn)基于相量測量的電力系統(tǒng)所測量的精度相對較高，尤其在旋轉(zhuǎn)變換的作用下，不僅可以實現(xiàn)嚴格解藕，還能有效減少雅克比矩陣重新因子化所帶來的影響，同時，算法效率也顯著提升，且不需要過高存儲量，總的來說，由此而來的運行效率也可以滿足在線狀態(tài)估計需求。

為提高估計精度，確定PMU配置目標(biāo)，應(yīng)將PSO算法運用進來還要注意粒子群算法的運用，并運用該算法對各個節(jié)點進行檢驗。因此，在實際計算中，應(yīng)先確定好粒子群規(guī)模，明確加速參數(shù)，同時設(shè)計好最大迭代次數(shù)。通過對比發(fā)現(xiàn)，引入PSO算法要比GA算法強很多，主要體現(xiàn)PSO算法相對于GA算法更具收斂性，且具有良好的搜索能力。

總的來說，基于PMU的狀態(tài)估計新模型不僅應(yīng)用了旋轉(zhuǎn)變換，減少了各種假設(shè)性問題的應(yīng)用，同時，隨著該模型的構(gòu)建，既強化了PMU量測信息的運用，也有效提升了量測冗余度，再加上這種方法對存儲量的需求較小，計算速度又很高，精度也能得到保障，所以，應(yīng)重視這種狀態(tài)估計的運用，只有這樣才能全面且深入的了解電力系統(tǒng)實際情況。

4結(jié)論

之所以狀態(tài)估計會成為電力系統(tǒng)中不可缺少的一部分，不僅在于它是電力系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)，還在于它可以幫助相關(guān)工作人員做好本職工作，為進一步做好電力系統(tǒng)狀態(tài)估計，就需要聯(lián)系實際情況應(yīng)用新技術(shù)，相量測量單元就是其中之一。本文聯(lián)系電力系統(tǒng)狀態(tài)估計基本情況，分析了電力系統(tǒng)狀態(tài)估計中常用的方法，研究了基于相量測量的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計，希望能為相關(guān)人士帶來有效參考，做好電力企業(yè)工作，為人們提供安全可靠電能，提高人們滿意度。endprint