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天津大学 李鹏等:基于PMU量测的智能配电网电压-功率灵敏度鲁棒估计方法

[2019-01-11 00:38:46] 来源:本站 编辑:小编 点击量:
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导读:《电网技术》2018年第10期:3258-3267主要内容有效获取负荷和新能源出力波动与系统电压之间的关系,是解决配电网运行控制问题的重要基础。直接利用功率与电压的非线性关系,建立的配电网运行控制的优化模型难于求解。而采用电压–功率灵敏度线性表示节点功率变化与电压变之间关系,可以将复杂的、难于求解的非

  《电网技术》2018年第10期:3258-3267

  主要内容

  有效获取负荷和新能源出力波动与系统电压之间的关系,是解决配电网运行控制问题的重要基础。直接利用功率与电压的非线性关系,建立的配电网运行控制的优化模型难于求解。而采用电压–功率灵敏度线性表示节点功率变化与电压变之间关系,可以将复杂的、难于求解的非线性优化问题转化为线性优化问题,实现问题的快速和精确求解。传统的电压–功率灵敏度计算,需要获得精确的线路参数和系统状态变量计算潮流雅可比矩阵,再通过矩阵求逆得到电压–功率灵敏度。这种计算方式由于存在元件参数不准确、信息更新不及时、难以追踪系统运行点及相关拓扑变化等缺陷,通常会有较大的计算误差。为此,本文提出了基于PMU量测的智能配电网电压-功率灵敏度估计方法,并考虑了由于数据采集、转换与通信等环节的影响,PMU量测数据中含有坏数据的情况,提出了鲁棒估计方法。

  论文首先根据PMU量测数据计算各历史量测时刻的量测值与当前运行点之间的距离,根据其与距离阈值之间的关系选取有效的历史量测数据表示各个历史运行点,用于电压-功率灵敏度的估计。

  图1 PMU量测数据获取流程

  进一步,给出了电压-功率灵敏度的最小二乘估计模型,并针对量测数据中含有坏数据的情况,提出了基于最小绝对值的鲁棒估计方法。在鲁棒估计方法中,采用最小绝对值算法保证了其对功率量测坏数据的鲁棒性,采用帽子值加权避免了电压量测坏数据的杠杆效应对估计精度的影响。与基于最小二乘的迭代方法相比,在保证求解精度的同时,不需要根据估计残差迭代删除量测数据,从而有效避免了残差污染造成正常量测数据误删除和坏数据无法被准确剔除的情况,提高了电压-功率灵敏度估计的可靠性,最终实现了电压–功率灵敏度的鲁棒估计。

  图2 电压-功率灵敏度鲁棒估计流程

  最后,在典型配电网算例上的分析表明,所提出的帽子值加权的最小绝对值估计算法能够在仅依靠量测数据的情况下实现电压-功率灵敏的估计,并且相对于一般最小二乘算法和最小绝对值算法,更具鲁棒性。在量测数据随机误差非正态分布、电压量测和功率量测均含有误差、量测数据中含有坏数据的情况下均能保证估计的精确性。所提出的算法的计算时间与坏数据的数量无关,在坏数据较多的情况下仍然具有较高的计算效率。

  后续研究方向

  1)如何利用配电网中已知的线路参数,提出PMU的配置方法,在配电网络可观的情况下,实现电压-功率灵敏度的估计计算;

  2)如何在系统不可观的情况下,实现电压功率-灵敏度的估计,进而减少估计问题对同步相量量测装置的需求。

  参文格式

  李鹏,宿洪智,王成山,等.基于PMU量测的智能配电网电压–功率灵敏度鲁棒估计方法[J].电网技术,2018,42(10):3258-3267.

  Li Peng,Su Hongzhi,Wang Chengshan,et al.Robust estimation method of voltage to power sensitivity for smart distribution networks based on PMU measurements[J].Power System Technology,2018,42(10):3258-3267.

  Li P,Su H,Wang C,et al.PMU-based estimation of voltage-to-power sensitivity for distribution networks considering the sparsity of Jacobian matrix[J].IEEE Access,2018,6(1):31307-31316.

  Babakmehr M,Sim?es M G,Wakin M B,et al.Compressive sensing-based topology identification for smart grids[J].IEEE Transactions on Industrial Informatics,2016,12(2):532-543.

  许树楷,谢小荣,辛耀中.基于同步相量测量技术的广域测量系统应用现状及发展前景[J].电网技术,2005,29(2):44-49.

  作者介绍

  李鹏(1981),男,副教授,主要研究方向为电力系统暂态仿真与有源配电网,E-mail:lip@tju.edu.cn;

  宿洪智(1990),男,博士研究生,主要研究方向为有源配电网状态感知与运行优化,E-mail:suhongzhi@tju.edu.cn;

  王成山(1962),男,教授,博士生导师,教育部长江学者特聘教授,国家杰出青年基金获得者,973项目首席科学家,首批“国家特支计划”百千万工程领军人才,研究方向为电力系统安全性分析、配电系统规划,分布式发电及微网等,E-mail:cswang@tju.edu.cn。

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