电力系统抗差状态估计与参数估计方法研究

摘要

电力系统状态估计是能量管理系统(EMS)的重要组成部分，状态估计的结果直接影响电网运行分析与决策的正确性与有效性，如何提高状态估计的精度是相关研究的重点内容。实际系统中，量测误差和参数误差是影响状态估计精度的根本原因。现有的状态估计方法一般假设量测误差服从某种预想分布，当实际量测不服从或不严格服从预想分布时，现有方法难以排除不良量测数据的影响，尤其难以剔除不良杠杆量测或多个强相关的不良数据。参数估计是消除参数误差影响的重要手段，现有参数估计方法主要基于单时段的全网量测数据，由于涉及的设备及其量测信息较多，参数之间及参数与量测量之间的误差相互影响，难以保证参数估计值的精度和数值稳定性。
　　 针对以上问题，本文对具有抗差性能的状态估计和参数估计方法进行了研究，主要工作如下：
　　 一、提出一种基于多时段相量测量单元(PMU)或监控与数据采集系统(SCADA)量测数据的抗差参数估计方法。该方法充分考虑随机量测误差的分布特性，在参数与支路两端量测数据的解析表达式基础上，以多个时段参数计算样本的方差系数作为计算精度判据，采用样本均值作为支路参数估计值，具有简单直观，估计精度高，数值稳定性好的优点。
　　 二、提出基于指数型权函数的加权最小二乘状态估计方法。该方法以标准化残差的指数形式作为状态估计的权函数，采用最小二乘方法迭代求解，迭代过程中根据量测标准化残差更新权重。该方法在保留传统最小二乘估计高效性的同时，通过指数型权函数的应用，可自动排除不良数据的影响，抗差性能优良。
　　 三、提出基于指数型权函数的抗差参数估计方法。该方法在基于指数型权函数的加权最小二乘状态估计基础上，将待估计的参数增广到加权最小二乘状态估计的状态向量中，并在增广状态估计中同时实现状态和参数估计，从而排除不良数据对参数估计的影响。
　　 四、通过多个IEEE标准算例系统的仿真分析，验证了本文所提抗差参数估计和状态估计方法的有效性。