电力输送网状态估计制造技术

一种用于估计电力输送网状态的方法，其中带时间戳的向量测量是由位于整个网络中第一位置组（１１、１２）的向量测量单元（１）进行的，其特征在于： 位于第二位置组的多个电压和／或电流向量是估计的；而且其中第一（１１、１２）和第二位置组的位置彼此之间相距遥远，及 远离向量测量单元（１）的网络元件（Ｌ４、Ｌ５、１３）的状态是从该向量测量值和估计的向量推断的。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及大规模电力输送网，更具体而言，涉及分别根据本专利技术权利要求1、8和9前序部分的用于估计电力输送网状态的方法、计算机程序和系统。
技术介绍
电力输送及分配系统或网络包括用于连接地理上分散区域的高压连接线，及用于变换电压和在线路之间切换连接的变电站。在一个带若干变电站的网络中，发电和负载流量是由能量管理系统控制的。为了管理该网络，期望能够确定网络的状态，尤其是负载流量和稳定裕度。网络中流动的电压、电流、有功功率及无功功率的平均RMS(均方根)值的测量和/或电压及电流相位的测量是在网络中不同地方进行，并且由变电站自动化(SA)系统和系统控制及数据采集(SCADA)系统进行采集的。SA和SCADA系统还提供关于网络元件，如开关设备、补偿装置和变比变压器，状态的信息。开关设备(即，电路断路器、隔离开关等)的状态使得可以推断网络的拓扑结构，即线路和装置是如何连接的，及哪些线路、发电机和用电设备断开了。此外，还进行电压和电流向量的测量和采集。所有上述来自整个网络的测量值都在能量管理系统收集，提供了网络状态的一个快照。该快照使得可以计算网络的状态，如在IEEE Transactions on power systems，Vol.PWRS-1，No.1，1996年2月，Phadke等所写的“Stateestimation withphasor measurements”(用相位测量值估算状态)中所描述的。那里边，测量了所有的正序母线电压和一些正序电流，假设网络拓扑结构已知，就可以计算未知的电压、相角和功率通量。专利技术概述本专利技术的一个目的是建立使用较少测量值的用于估计开头提到类型的电力输送网状态的方法、计算机程序和系统。这些目的是通过分别根据权利要求1、8和9的用于估计电力输送网状态的方法、计算机程序和系统实现的。在该用于估计电力输送网状态的创造性方法、计算机程序和系统中，带时间戳的向量测量是由位于整个网络中第一位置组的向量测量单元进行的，而位于第二位置组的多个电压和/或电流向量是估计的，其中第一和第二位置组的位置彼此之间距离很远，而远离向量测量单元的网络元件的状态是根据该向量测量值和估计的向量推断的。这使得可以估计网络状态，而不必通过SCADA或变电站自动化系统采集如开关设备、补偿和FACTS装置及变比变压器的网络元件的状态信息。另外一个优点是通过向量测量中加入高分辨率定时信息得到的。因此，由于传统的SCADA系统不提供关于例如开关设备状态的带时间戳信息，因此还有可能获得状态估计的更好的时间分辨率。这个更好的时间分辨率允许对网络更快更高质量的控制。在本专利技术的一种优选变换中，网络元件是传输线、开关设备、带负荷抽头转换变压器、补偿装置或FACTS装置，而状态信息描述了网络元件是否电气连接到网络或从网络断开，可选地还描述元件的具体参数，如变压器抽头位置或FACTS阻抗值。对于如断路器或隔离开关的开关设备，该状态信息描述开关是开还是合。在本专利技术的另一种优选变换中，估计的状态包括电流和负载流量，可选地还有表征网络稳定性的指标。由于本专利技术允许仅根据向量测量确定哪个网络元件是连通的，即网络拓扑结构，所以这是可能的。不需要关于网络拓扑结构的单独测量值或状态信息。因此，本专利技术可以完全独立于现有的SCADA系统工作或作为其冗余。根据本专利技术用于估计电力输送网状态的系统包括一个数据处理设备，配置成计算在第二位置组的多个估计电压和/电流向量，其中第一(11、12)和第二位置组的位置彼此之间距离很远，并配置成从向量测量值和估计的向量计算远离向量测量单元的网络元件(L4、L5、13)的状态。根据本专利技术用于估计电力输送网状态的计算机程序可以载入数字计算机的内存，并且包括计算机程序代码工具，当所述计算机程序代码工具载入计算机时使得计算机执行根据本专利技术的方法。在本专利技术的一种优选实施例中，一种计算机程序产品包括在其上记录计算机程序代码工具的计算机可读介质。根据从属专利权利要求，更多优选实施例是显而易见的。附图简述参考在附图中说明的优选代表性实施例，在下文中将对本专利技术的主要问题进行更加具体的解释，其中附图说明图1示意性地示出了电力系统的一部分，图2示出了传输线的一种等效电路，图3示意性地示出了一个变电站，图4示出了抽头转换变压器的一种等效电路，图5示意性地示出了根据本专利技术的系统结构。附图中所使用的标号及其含义以一览表的形式列在说明书最后的参考符号列表中。大体上，同样的部件在附图中用相同的标号表示。优选实施例详述图1示意性地示出了高或中压电力系统或网络的一部分，其中系统或网络包括如母线的节点n1...n5，及传输线L1...L6。多个节点n1、n2位于第一变电站11，另一节点n5位于第二变电站12。补偿元件13连接到第四节点n4。在第一和第二变电站11、12，向量测量单元(PMU)1配置成测量离开各变电站11、12的线路L1、L2、L3、L6的电压和/或电流向量。第三节点n3和第四节点n4没有配备PMU。第三节点n3和第四节点n4彼此之间的距离，及距离第一变电站11和距离第二变电站12的地理相距遥远。它们之间的距离为连接它们的线路L1...L6的长度，一般在一千米到几十或几百千米之间。在线路与节点连接的地方，配置未在附图中示出的开关设备来在电气上隔离线路。向量数据是由位于，例如，变电站进线级的馈线或沿传输线的分支点的向量测量单元确定的。电压向量表示，例如，馈线或线路的电压，而电流向量表示流过该馈线或线路的电流。向量数据表示向量，而且可以是带极性的数字，其绝对值对应于量的实际大小或RMS值，而相位参数对应于零时的相角。可选地，向量可以是带实部和虚部的复数，或者向量可以利用矩形或指数表示法。相反，用在电力网中的传统检测装置通常只测量标量、平均数表示，如电压、电流等的RMS值。向量数据是从在很大的地理区域，即从几十到几百千米范围，分布的向量测量单元采集的。由于来自这些完全不同来源的向量数据是联系在一起进行分析的，所以它们必须参照共同的相位基准。因此，不同的向量测量单元必须具有在给定精度范围内同步的本地时钟。向量测量单元的这种同步优选地是利用一种已知的时间分配系统，例如全球定位(GPS)系统，实现的。在一种典型的实现方案中，向量数据9是以至少每200或每100或优选地每40毫秒进行确定的，时间分辨率优选地小于1毫秒。在本专利技术的一种优选实施例中，时间分辨率小于10微秒，这对应于0.2度的相位误差。每个测量都同得自同步的本地时钟的时间戳关联。因此，该向量数据包括时间戳数据。根据本专利技术，有可能确定第四条线路L4和第五条线路L5的状态，即所述线路是连通的还是断开的，而不需要关于在第三节点n3或第四节点n4处的开关设备状态的测量值或SCADA数据，甚至都不需要在第三或第四节点n3、n4处进行向量测量。术语“状态”用来表示网络元件的属性，如通常由与网络元件关联的控制装置和传动装置设置的“连通/断开”、“开/合”、“抽头比值”。术语“状态”包括网络元件的“状态”及例如整个网络的电流和功率通量，可选地还有同不稳定性的接近程度。该状态是由网络元件状态确定的网络及网络拓扑结构电参数的结果。图2示出了用于传输线或线段的标准π-等效电路。V1是在第一节点n1处的电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于估计电力输送网状态的方法，其中带时间戳的向量测量是由位于整个网络中第一位置组(11、12)的向量测量单元(1)进行的，其特征在于位于第二位置组的多个电压和/或电流向量是估计的；而且其中第一(11、12)和第二位置组的位置彼此之间相距遥远，及远离向量测量单元(1)的网络元件(L4、L5、13)的状态是从该向量测量值和估计的向量推断的。2.根据权利要求1的方法，其中未配备向量测量单元(1)的变电站的电压和/或电流是估计的。3.根据前面任何一项权利要求的方法，其中包括网络负载和电流流量的网络状态是从测量和估计的电压和电流及从估计的网络拓扑结构估计的。4.根据前面任何一项权利要求的方法，其中网络元件包括开关设备，而网络元件的状态包括关于开关是开还是合的信息。5.根据前面任何一项权利要求的方法，其中网络元件包括传输线(L1...L8)，而网络元件的状态包括关于传输线是断开还是工作的信息。6.根据前面任何一项权利要求的方法，其中网络元件包括带负荷抽头转换变压器，而网络元件的状态包括关于变压器抽头比的信息。7.根据前面任何一项权利要求的方法，其中网络元件包括至少一个补偿装置(13)或...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·齐马，C·雷坦茨，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：