白话“电力系统状态估计”(于尔铿)
第四讲 状态估计
1. 2. 3.
为什么要进行状态估计？
数据不齐全； 不良数据； 数据不准确；
何为“状态估计”？ 去伪存真、去粗取精、填平补齐。
是一种数学滤波方法，用量测信息的冗余度 来提高数据精度，自动排除随机干扰所引起 的错误信息，估计出系统的状态。
电力系统状态估计的历史
1970年前后，美国MIT教授F. C. Schweppe首先借鉴航 天领域的成果，提出了状态估计的概念及其方法，开创 了历史 80年代中期，世界上一半的调度中心应用了状态估计。 现在，所有省级以上调度中心都安装了SE。 国内电科院于尔铿教授、清华张伯明教授等都是较早开 展研究并且由此建立了整套EMS系统 1980年后， Schweppe教授首先提出实时电价的理论，
m
n 2 N 1
x [Vi , i ]T
hl ( x) Pij (i , j ,Vi ,V j ) Vi 2 gij VV j ( gij cos ij bij sin ij ) i hl ( x) Qij (i , j ,Vi ,V j ) Vi 2 (bij bi 0 ) VV j ( gij sin ij bij cosij ) i
量测系统的数学模型：量测方程
z h( x) v
基于基尔霍夫定律和欧姆定 律的量测函数方程， m维 m n 有m-n个多余方程
z x v h( x )
量测量向量，m维 状态向量，n维 误差向量， m维
小例子
电流表 电压表
R 10
(U s 10V )
A +
I 1.04 A V 9.8V
max X j ?
j
output
电力系统状态估计概述
电力系统状态估计研究综述摘要：电力系统状态估计是当代电力系统能量管理系统(EMS)的重要组成部分。
本文介绍了电力系统状态估计的概念、数学模型，阐述了状态估计的必要性及其作用，系统介绍了状态估计的研究现状，最后对状态估计的研究方向进行了展望。
关键词：电力系统；状态估计；能量管理系统0引言状态估计是当代电力系统能量管理系统(EMS)的重要组成部分，尤其在电力市场环境中发挥更重要的作用。
它是将可用的冗余信息(直接量测值及其他信息) 转变为电力系统当前状态估计值的实时计算机程序和算法。
准确的状态估计结果是进行后续工作(如安全分析、调度员潮流和最优潮流等)必不可少的基础。
随着电力市场的发展，状态估计的作用更显重要⑴o状态估计的理论研究促进了工程应用，而状态估计软件的工程应用也推动了状态估计理论的研究和发展。
迄今为止，这两方面都取得了大量成果。
然而，状态估计领域仍有不少问题未得到妥善解决，随着电力系统规模的不断扩大，电力工业管理体制向市场化迈进，对状态估计有了新要求，各种新技术和新理论不断涌现，为解决状态估计的某些问题提供了可能。
本文就电力系统状态估计的研究现状和进一步的研究方向进行了综合阐述。
1电力系统状态估计的概念1.1电力系统状态估计的基本定义状态估计也被称为滤波，它是利用实时量测系统的冗余度来提高数据精度，自动排除随机干扰所引起的错误信息，估计或预报系统的运行状态(或轨迹)o 状态估计作为近代计算机实时数据处理的手段，首先应用于宇宙飞船、卫星、导弹、潜艇和飞机的追踪、导航和控制中。
它主要使用了六十年代初期由卡尔曼、布西等人提出的一种递推式数字滤波方法，该方法既节约内存，又大大降低了每次估计的计算量[2,4]o电力系统状态估计的研究也是由卡尔曼滤波开始。
但根据电力系统的特点，即状态估计主要处理对象是某一时间断面上的高维空间(网络)问题，而且对量测误差的统计知识又不够清楚，因此便于采用基于统计学的估计方法如最小方差估计、极大验后估计、极大似然估计等方法，目前很多电力系统实际采用的状态估计算法是最小二乘法。
电力系统网络拓扑分析算法概述
电力系统网络拓扑分析算法概述作者：王曼来源：《商场现代化》2010年第36期［摘要］随着电网状态估计技术的发展和使用计算机进行实时监控日益得到的广泛应用，无论是实时监控、在线潮流计算、状态估计都离不开对电力接线图的结构进行分析。
本文重点概述了计算出网络的实时结构拓扑所采用的算法。
［关键词］算法搜索关联矩阵 OSPF协议分电压等级有色Petri法引言拓扑结构不仅是潮流分析、状态估计等高级应用的基础, 它是电力系统网络分析其他应用软件的基础，它的任务是根据电力网络中开关的开断状况，通过一定的算法计算出网络的实时结构拓扑，进而进行更高级运算以了解电力网络的运行状态和安全稳定性，或者得到拓扑数据供电力系统应用程序使用。
同时拓扑分析的效果直接影响着工作人员进行故障估计、诊断和其他应用程序的使用效果。
一、深度或广度搜索法早期的网络拓扑分析是利用堆栈技术进行搜索。
一般是将拓扑结构表述为链表关系，用图论中的搜索技术，如深度优先搜索法和广度优先搜索法分析节点的连通性。
这种方法一般需要建立反映拓扑结构的链表，通过处理链表实现拓扑分析，然后以搜索回溯的框架, 利用堆栈记录划分。
由于其基本算法采用“堆栈”原理——先进后出的搜索逻辑，程序不可避免采用递归的实现形式，因此编程和维护较复杂，效率较低。
况且当应用于实时网络分析时, 在运算时间上不能满足要求。
二、面向对象(OO)的启发式搜索算法由于在电网的实际运行过程中，状态频繁发生变化的开关占少数，因此将追踪技术引入拓扑分析中，仅在开关状态发生改变时进行局部拓扑分析，可以减少拓扑分析的计算量。
在完成网络的初始拓扑分析并构筑了电网的结点树之后，当电网发生开关变位事件时，根据开关变位只造成局都电网拓扑发生变化的特点，采用启发式搜索算法进行电网结点树拓扑的跟踪。
针对不同的变位事件，分开关“开”和“合”两种情况进行分析。
实现拓扑跟踪OO模型的启发式拓扑分析方法，利用OO技术可扩展拓扑算法的适用范围。
电力系统状态估计与实时监测研究
电力系统状态估计与实时监测研究近年来，随着电力系统的规模逐渐扩大和技术的进步，电力系统状态估计与实时监测变得越来越重要。
电力系统状态估计是指通过测量和分析电力系统中各个节点的电压、电流以及功率等信息，推测系统中各个设备的电气参数，从而实现对电力系统运行状态的准确评估和监测。
本文将探讨电力系统状态估计与实时监测的研究内容，以及其在电力系统安全和稳定运行方面的应用。
电力系统状态估计是电力系统运行与调度过程中一个重要的环节，通过对电力系统的测量信息进行处理和分析，利用数学模型和算法来推测电力系统中未测量的电气参数，如输电线路的功率、发电机的电压和电流等。
电力系统状态估计的目标是实现对电力系统中各个设备的状态的准确估计，包括电压、电流、功率、相角等。
通过准确估计电力系统的状态，可以为电力系统的运行与调度提供重要的参考依据，从而保证电力系统的安全、稳定和经济运行。
电力系统状态估计的方法可以分为潮流估计和状态估计两种。
潮流估计是指在电力系统中只考虑有功功率和无功功率之间的流动关系的估计方法，它假设电力系统中各个节点电压相等，电流按照阻抗幅值和相角的比例来进行估计。
潮流估计方法简单高效，适用于电力系统较小和运行较稳定的情况下。
而状态估计则是指在电力系统中考虑有功功率、无功功率以及各个节点电压之间的关系的估计方法，它通过建立电力系统的数学模型，利用测量信息和状态估计算法对电力系统的各个节点进行估计。
状态估计方法较复杂，但准确度相对较高，适用于电力系统规模较大和运行较复杂的情况。
电力系统实时监测是指根据电力系统的实时测量信息，实时对电力系统中各个设备的状态进行监测和评估。
实时监测通过监测电力系统中的电压、电流、功率等参数的变化情况，判断电力系统的运行状态和运行过程中可能存在的问题。
实时监测可以通过实时数据采集和处理技术来实现，一般采用高速通信技术和实时数据处理算法来处理电力系统的测量数据，并进行故障诊断和预警。
通过实时监测，可以及时发现电力系统中潜在的隐患和故障，提高电力系统的可靠性和稳定性，减少事故的发生。
2 电力系统状态估计
◆开关错误辨识 ◇线路两端潮流合理而一端开关错开；
◇一个厂站通道坏,通过对端厂站信息判
断；
◇开关合而发电机量测值为零。
◆估计前坏数据辨识
支路潮流不平衡； 10＋j6-15-j10=-5-j4 节点注入功率不平衡； Pi-Σpij≠0
i
双母线并列运行而各母线电压不相等；
电压量测不合理，母线电压远远超限； 发电机注入负功率，负荷注入正功率；不合理； 支路无潮流量测； 母线无注入量测； 母线无电压量测； 量测数据是死数据，不变化。
要求计算得到这样的状态变量的估计 值 X ，使其对应的测量估计值 z ˆ 和测量值 z之差的平方和最小为目标准则的估计方 法，称为最小二乘法状态估计。 建立目标函数
J(x)=(z-h(x))T(z-h(x))
对目标函数求导数并取为零，即就可 X。 以求解出状态的估计量 以单变量双量测的直流电路系统为例 进行分析。
5不良数据的辨识 辨识是为了寻找出哪一个数据是不良数据， 以便进行剔除或补充。
通常对不良数据辨识的基本思路是：在检测出不 良数据后，应进一步设法找出这个不良数据并在测 量向量中将其排除，然后重新进行状态估计。 假设在检测中发现有不良数据的存在。一个最简 单的辨识方法，是将m个测量量作一排列，去掉第 一个测量量，余下的m-1个用不良数据检测法检查 不良数据是否仍存在。如果m-1个测量的 J ( x ˆ) 值 ˆ ) 值差不多，则表示刚刚去掉 与原来m个时的 J ( x 的第一个测量量是正常测量，应该予以恢复；然后 试第二个测量量，直到找出不良数据为止。如果存 在两个不良数据，则应试探每次去掉两个测量量的 各种组合。这种方法试探的次数非常多，而且每次 试探都要进行一次状态估计，因此问题的关键在于 如何减少试探的次数。
高等电力系统稳态分析 第三章 电力系统状态估计
二、电力系统状态估计－必要性
电力系统需要随时监视系统的运行状态 需要提供调度员所关心的所有数据 测量所有关心的量是不经济的，也是不 可能的，需要利用一些测量量来推算其 它电气量 由于误差的存在，直接测量的量不甚可 靠，甚至有坏数据
三、状态估计的作用
降低量测系统投资，少装测点 计算出未测量的电气量 利用量测系统的冗余信息，提高量测数 据的精度
对角元随测量量的增多而减小，亦即测量越多 时，估计越准确。 测量量的测量值与估计值的差，称为残差r， 表达式为：
ˆ Hx v Hx ˆ r zz
[I H(HT R 1H)1 HT R 1 ]v Wv
式中W称为残差灵敏度矩阵，表示残差与测量 误差之间的关系
一、最小二乘原理
令
J ( x) 0 2500x 3 3400x 5740 x x 1.36x 2.296 0 x 0.9852 x2,3 0.4926 j1.445
3
二、例题
状态的估计值x=0.9852 量测的估计值： 电流I=x=0. 9852 p.u.=0.9852A 电压U=Rx=0.9852p.u.=9. 852V 有功P=Rx2=0.9706p.u.=9.706W 量测的残差值： 电流残差νI=1.05-
由于通常测量误差的均值为零，所以估 计误差的均值为
ˆ ) (HTR 1H)1 HTR 1 E( v) 0 E (x x
在工程中往往以估计误差的协方差阵来 衡量状态量的估计值与真值间的差异， 估计误差的协方差阵为
T 1 1 T 1 T 1 T 1 T 1 1 T
T ˆ ˆ c E[(x x)(x x) ]
电力系统状态估计概述
电力系统状态估计研究综述摘要：电力系统状态估计是当代电力系统能量管理系统(EMS)的重要组成部分。
本文介绍了电力系统状态估计的概念、数学模型，阐述了状态估计的必要性及其作用，系统介绍了状态估计的研究现状，最后对状态估计的研究方向进行了展望。
关键词：电力系统；状态估计；能量管理系统0 引言状态估计是当代电力系统能量管理系统(EMS)的重要组成部分, 尤其在电力市场环境中发挥更重要的作用。
它是将可用的冗余信息(直接量测值及其他信息)转变为电力系统当前状态估计值的实时计算机程序和算法。
准确的状态估计结果是进行后续工作(如安全分析、调度员潮流和最优潮流等)必不可少的基础。
随着电力市场的发展，状态估计的作用更显重要[1]。
状态估计的理论研究促进了工程应用，而状态估计软件的工程应用也推动了状态估计理论的研究和发展。
迄今为止，这两方面都取得了大量成果。
然而，状态估计领域仍有不少问题未得到妥善解决，随着电力系统规模的不断扩大，电力工业管理体制向市场化迈进，对状态估计有了新要求，各种新技术和新理论不断涌现，为解决状态估计的某些问题提供了可能。
本文就电力系统状态估计的研究现状和进一步的研究方向进行了综合阐述。
1 电力系统状态估计的概念1.1电力系统状态估计的基本定义状态估计也被称为滤波，它是利用实时量测系统的冗余度来提高数据精度，自动排除随机干扰所引起的错误信息，估计或预报系统的运行状态(或轨迹)。
状态估计作为近代计算机实时数据处理的手段，首先应用于宇宙飞船、卫星、导弹、潜艇和飞机的追踪、导航和控制中。
它主要使用了六十年代初期由卡尔曼、布西等人提出的一种递推式数字滤波方法，该方法既节约内存，又大大降低了每次估计的计算量[2,4]。
电力系统状态估计的研究也是由卡尔曼滤波开始。
但根据电力系统的特点，即状态估计主要处理对象是某一时间断面上的高维空间(网络)问题，而且对量测误差的统计知识又不够清楚，因此便于采用基于统计学的估计方法如最小方差估计、极大验后估计、极大似然估计等方法，目前很多电力系统实际采用的状态估计算法是最小二乘法。
电力系统自动化-电力系统自动化-《电力系统自动化》课程教学大纲
《电力系统自动化》课程教学大纲Power System Automation课程编号：130201021学时：32 学分：2.0适用对象：电气工程及其自动化专业先修课程：电力系统分析，自动控制原理，电力电子技术等一、课程的性质和任务（四号黑体加粗，描述文字用四号小宋体（下同））本课程是电气工程及其自动化专业一门学科方向类必修课程。
电力系统自动化是保证电力系统安全、优质、经济运行的综合性技术，涉及电力系统运行理论、自动控制理论、计算机控制技术、网络通信技术等多方面的知识，包括发电机励磁自动控制、发电厂自动化、电网调度自动化、配电网自动化、变电站自动化等，是自动控制技术、信息技术在电力系统中的应用，已经成为电气工程类专业学生必备的专业知识之一。
该课程可以支撑电气工程及其自动化专业毕业要求2（问题分析）、3（设计／开发解决方案）、4（研究）的达成。
本课程的主要任务是：1、使学生对电力系统相关问题形成较为系统的认识和理解；2、使学生掌握发电机自动励磁控制的基本原理和方法，深入了解发电机同步并列的条件与过程，以及自动准同期装置的工作原理，分析在电力系统运行过程中不满足并列条件对电网产生何种影响，为分析复杂工程问题奠定基础。
3、使学生了解电力系统频率调整及电压调整的基本问题，掌握电力系统功频特性、自动发电控制、经济调度的原理和方法，掌握电力系统电压控制措施，为进一步分析和研究电力系统运行问题打下良好的基础；4、使学生掌握电力系统自动化的基本工作原理、装置的调试方法以及装置的设计方法，并且学习自动装置对电力系统运行影响的分析方法，为设计、研发电力系统自动控制装置和解决电力系统复杂运行工程问题奠定基础。
二、教学目的与要求本课程的教学目的是使学生掌握电力系统自动化的基本知识，熟悉电网调度自动化、配电网自动化、变电站自动化的相关问题，训练和培养学生独立思考、解决电力系统实际复杂工程问题的能力。
具体要求如下：1、掌握发电机同步并列的条件，以及自动准同期装置的工作原理。
能量管理系统讲座12讲_于尔铿
能量管理系统讲座于尔铿目录目录 (2)第 1 讲EMS的技术发展 (6)1.1.EMS技术发展 (6)1.2.EMS设计、开发与应用 (7)1.2.1.技术数据的协调 (8)1.2.2.应用软件的验收 (8)1.2.3.试运行 (8)1.2.4.人员培训 (8)1.3.EMS应用软件 (8)1.3.1.数据收集级(SCADA) (9)1.3.2.能量管理级 (9)1.3.3.网络分析级 (9)1.4.EMS的效益权衡 (10)第 2 讲EMS的硬、软件平台 (11)2.1.EMS硬件体系结构 (11)2.1.1.开放式计算机系统结构 (11)2.1.2.开放式系统的特点 (12)2.1.3.开放系统的理想与现实 (12)2.2.EMS的数据库 (12)2.2.1.EMS应用的数据 (12)2.2.2.EMS应用数据库 (13)2.3.EMS的人机联系(MMI) (14)2.3.1.MMI功能与组成 (14)2.3.2.全图形MMI (15)2.3.3.电力系统单线图 (15)第 3 讲数据收集与监视(SCADA) (16)3.1.数据收集SCADA硬件系统 (16)3.1.1.远方量测终端(RTU) (16)3.1.2.传输信道 (16)3.1.3.主站计算机 (16)3.1.4.数据流程 (17)3.2.数据收集 (18)3.2.1.状态量 (18)3.2.2.量测值 (18)3.2.3.电量值 (18)3.3.监视与事件处理 (18)3.3.1.状态量监视 (18)3.3.2.量测值的限值监视 (18)3.3.3.量测值的趋势监视 (19)3.3.4.数据质量标志 (19)3.3.5.事件处理 (19)3.4.控制功能 (19)3.5.具有时间标志的数据 (20)3.5.1.历史数据的采集 (20)3.5.2.计划数据 (20)3.5.3.存入磁带 (20)3.6.故障数据收集与记录 (20)3.6.2.事故追忆(PDR) (21)3.7.报告和计算 (21)3.7.1.数值计算 (21)3.7.2.逻辑运算 (21)第 4 讲电力系统负荷预报 (22)4.1.电力系统负荷预报概述 (22)4.2.电力系统负荷预报基本模型 (22)4.2.1.基本正常负荷分量 (23)4.2.2.天气敏感负荷分量 (23)4.2.3.特别事件负荷分量 (23)4.2.4.随机负荷分量 (23)4.3.电力系统负荷预报基本算法 (23)4.3.1.最小二乘拟合方法 (23)4.3.2.回归分析方法 (23)4.3.3.时间序列方法 (23)4.3.4.卡尔曼(Kalman)滤波方法 (24)4.3.5.人工神经网络方法 (24)4.3.6.灰色系统方法 (24)4.4.超短期负荷预报 (24)4.4.1.超短期负荷预报基本模型 (24)4.4.2.线性外推方法 (24)4.4.3.时间序列方法 (24)4.4.4.卡尔曼滤波方法 (25)4.4.5.人工神经网络方法 (25)4.5.短期负荷预报 (25)4.5.1.短期负荷预测基本模型 (25)4.5.2.基于温度准则的外推方法 (25)4.5.3.BP神经网络日负荷预报 (25)4.6.中期负荷预报 (26)4.6.1.中期负荷预报基本模型 (26)4.6.2.基于气候负荷模型的方法 (26)4.6.3.灰色系统方法 (26)4.7.长期负荷预报 (26)4.7.1.递推BP神经网络长期负荷预测 (26)4.8.母线负荷预报 (27)4.8.1.树状常数负荷模型 (27)4.8.2.考虑负荷区域不一致性的模型 (27)4.8.3.考虑负荷类型不一致的模型 (27)4.8.4.混合负荷模型 (27)4.8.5.母线负荷预测 (27)4.9.电力系统负荷预报软件设计 (27)第 5 讲自动发电控制 (28)5.1.自动发电控制功能 (28)5.2.AGC的一般过程 (28)5.3.AGC控制方式和区域控制误差(ACE) (29)5.3.1.AGC控制方式 (29)5.3.2.区域控制误差(ACE) (30)5.4.AGC对机组功率的分配 (30)5.5.AGC有关模型 (31)5.5.1.ACE死区和控制区 (31)5.6.AGC与其它应用的关系 (31)5.7.AGC的画面配置 (32)5.8.国外自动发电控制的发展趋势 (32)第 6 讲发电计划(1)——火电计划和机组经济组合 (33)6.1.发电计划总体组成 (33)6.2.火电计划 (33)6.2.1.机组模型 (33)6.2.2.经济调度算法 (34)6.3.机组经济组合 (35)6.3.1.机组经济组合的模型 (35)6.3.2.优先级法机组经济组合 (35)6.3.3.动态规划法机组经济组合 (36)第 7 讲发电计划(2)——水电计划和交换计划 (37)7.1.水电计划 (37)7.1.1.水电计划模型 (37)7.1.2.水电计划的网络流模型 (38)7.2.交换计划 (39)7.2.1.联合电力系统协调方程式 (39)7.2.2.联合电力系统网络流模型 (40)7.3.水电计划，交换计划与其它应用软件的关系 (40)第 8 讲实时网络状态分析 (41)8.1.网络接线分析 (41)8.2.电力系统状态估计 (41)8.2.1.状态估计的数学描述 (41)8.2.2.基本加权最小二乘法状态估计 (42)8.2.3.快速分解状态估计算法 (42)8.2.4.正交变换状态计算法 (42)8.3.不良数据的检测与辨识 (43)8.4.变压器抽头估计 (43)8.5.网络状态监视 (44)8.6.量测系统评价与优化配置 (44)8.7.状态估计模拟系统 (45)8.8.实时网络状态分析软件的设计与应用 (45)第9 讲调度工程师潮流 (47)9.1.潮流计算的基本模型与算法 (47)9.1.1.潮流计算的基本模型 (47)9.1.2.潮流计算的常用算法 (48)9.2.潮流中的控制模型 (49)9.3.灵敏度分析 (49)9.4.多岛潮流计算 (50)9.5.潮流计算收敛性的实用化改进 (50)母线的检查与控制 (50)9.5.1.缓冲机和P V9.5.2.极大不干衡功率的检查与控制 (50)9.5.3.开断环网的处理 (51)9.6.调度工程师潮流的软件设计 (51)第 10 讲网络安全分析软件（1） (52)10.1.预想故障分析 (52)10.1.1.故障定义及其维护 (52)10.1.2.故障扫描 (53)10.1.3.故障详细分析 (53)10.1.4.预想故障分析的软件设计 (54)10.2.安全约束调度 (54)10.2.1.安全约束调度基本理论 (54)10.2.2.软件设计 (56)第 11 讲网络安全分析软件(2) (57)11.1.最优潮流 (57)11.1.1.最优潮流的基本模型 (57)11.1.2.最优潮流的基本理论 (57)11.1.3.最优潮流软件设计 (59)11.2.电力系统静态等值 (59)11.2.1.基本描述及算法 (59)11.2.2.网络等值软件设计 (60)11.3.电压稳定性分析 (61)11.3.1.负荷导纳法 (61)11.3.2.应用软件设计 (62)第 12 讲调度员培训模拟（DTS） (63)12.1.概述 (63)12.2.控制中心模型 (64)12.3.电力系统模型 (64)12.3.1.潮流 (64)12.3.2.动态模拟 (64)12.3.3.动态模拟中的动态模型 (65)12.4.教学系统 (65)12.4.1.教学系统的功能 (65)12.4.2.培训方案的建立 (66)12.5.结论 (66)第 1 讲EMS的技术发展摘要介绍了EMS技术发展过程，叙述了EMS设计、开发和应用步骤,说明了EMS应用软件基本功能和相应关系，并讨论了EMS的效益问题。
《现代电力系统分析》讲义汇总
《现代电力系统分析》Advanced Analysis of Power System课程介绍：本课程是在本科阶段学习《电力系统稳态分析》的基础上，针对现代电力系统特点，结合现代电力系统分析研究成果，为硕士研究生今后从事电力系统相关课题研究打下必要的基础而设置的一门《电力系统分析》延伸性质的课程。
本课程是从事电力系统经济运行、控制和稳定性分析研究的基础，也是现代电力系统规划、电能管理系统等应用项目的基础。
课程由若干专题讲座构成，讲授和讨论相结合。
课程主要内容：一、现代电力系统分析基本功能、方法二、大规模电力系统分析的等值处理三、大规模电力系统分析的分块处理四、电力系统状态估计的基本功能、方法五、加权最小二乘状态估计六、快速分解状态估计、等值变换状态估计七、动态电力系统状态估计（*，以分块算法研究代替）八、不良数据检测和辨识方法九、广义状态估计方法（*）十、配电网络状态估计方法（*）考核方式：报告+考试。
先修课程：电力系统分析、数值计算方法。
参考书籍：诸骏伟. 电力系统分析上册. 中国电力出版社，1998年或诸骏伟. 电力系统分析上册. 水利电力出版社，1995年张伯明，陈寿孙著. 高等电力网络分析. 清华大学出版社，1996年H．H．Happ著，丘昌涛译. 分块法及其在电力系统中的应用. 科学出版社，1987年于尔铿主编. 水利电力出版社，1985年宋文南，李树鸿，张尧. 电力系统潮流计算. 天津大学出版社，1990年第1讲 现代电力系统分析基本功能、方法现代电力系统的特点规模庞大：1）系统网络节点数量多；2）系统覆盖地域广。
结构复杂：1）拓扑结构复杂；2）系统参数变化点多；3）交直流混合系统。
影响面宽：由影响一个地区、一个省、一个大区、一个国家到多个国家。
课程学习方法：复习《电力系统稳态运行分析》部分，多思考，多阅读文献，必要时编写程序对一些问题进行验证计算。
预备知识：电力网络构成，元件以及元件之间的连接。
07电力系统状态估计
下图表示状态估计在电力调度自动化中的作用
六、状态估计的基本步骤
七、状态估计算法简介及介绍
1、加权最小二乘法 加权最小二乘估计法在状态估计中应用最 为广泛。 目标函数如下：
J xˆ z Hxˆ T R 1 z Hxˆ min
由于量测方程为非线性方程，因此采用迭代法 求其状态量，迭代修正公式为：
3）基于等效电流量测变换法的估计质量和收 敛性能与快速分解状态估计算法相近，节省 内存，算法效率高，是一种实用价值很高的 算法。
八、状态估计研究方向展望
随着电力系统规模的不断扩大，各种新理论、 新技术的不断涌现，无论从理论方面还是从 实际应用需求方面，状态估计算法仍有许多 问题需研究。状态估计算法在以下方面有重 要的研究价值：
min
k
z
hxˆ2
i 1
i 1
五、状态估Leabharlann 的作用（1）发现、修正不良数据和结构误差，滤去各 种误差，得到统计意义上的最佳估计值。
（2）计算出不能直接测量的状态变量。（如相 角）
（3）补足没有测量的量。 （4）离线的状态估计计算可以用来模拟各种信
息收集系统方案，以得到经济上和技术上的 最佳方案。
它是假定量测量按照理想的正态分布，对理想 正态分布的量测量，估计具有最优一致且无偏 等优良传统特性。但当正态分布的数据中含 有坏数据时，WLS的估计结果会偏离真值较 远。而且，在实际情况下，量测数据并不完全 严格服从正态分布，导致坏数据很难完成检测 与辨识。
2、P-Q快速分解法
P-Q分解法是基于加权的最小二乘法发展而 的，这种算法是将电力系统中有功和无功进行分解， 将雅克比矩阵常数化，降低了问题的阶次减少了雅 克比矩阵的重复计算，大大的加快了潮流的计算速 度。
高等电力系统分析第二章
1. 什么是电力系统状态估计和可观察性。
电力系统状态估计：对给定的系统结构及量测配置，在量测量有误差的情况下，通过计算得到可靠地并且位数最少的状态变量值—--—各母线上的电压相角与模值及各元件上的潮流。
当收集到的量测量通过量测方程能够覆盖所有母线的电压幅值和相角时，则通过状态估计可以得到这些值，称该系统是可观测的，每一时刻的测量量维数至少应该与状态量的维数相等。
2. 电力系统状态估计的作用.提高数据精度，去除不良数据计算出难以测量的电气量，相当于补充了量测量。
状态估计为建立一个高质量的数据库提供数据信息，以便于进一步实现在线潮流、安全分析及经济调度等功能。
3. 运行状态估计必须具备什么基本条件? 实现状态估计需要的条件： 1。
量测冗余度:量测冗余度是指量测量个数m 与待估计的状态量个数n 之间的比值m/n 。
系统冗余度越高,对状态估计采用一定的估计方法排除不良数据以及消除误差影响就越好.冗余量测的存在是状态估计可以实现提高数据精度的基础。
2。
分析系统可观性：当收集到的量测量通过量测方程能够覆盖所有母线的电压幅值和相角时，则通过状态估计可以得到这些值,称该系统是可观测的。
4. 状态估计与常规潮流计算的区别和联系？ 潮流计算方程式的数目等于未知数的数目。
而状态估计的测量向量的维数一般大于未知状态向量的维数,即方程数的个数多于未知数的个数.其中，测量向量可以是节点电压、节点注入功率、线路潮流等测量量的任意组合。
两者求解的数学方法也不同.潮流计算一般用牛顿-拉夫逊法求解 个非线性方程组。
而状态估计则是根据一定的估计准则，按估计理论的方法求解方程组状态估计中的“估计”不意味着不准确，相反，对于实际运行的系统来说，不能认为潮流计算是绝对准确的，而状态估计的值显然更准确.状态估计可认为是一种广义潮流,而常规潮流计算是一种狭义潮流，及状态估计中m=n 的特例。
5. 数学期望，测量误差，状态估计误差和残差的概念?数学期望：统计数据的平均值。
2 电力系统状态估计概述
必要性
可观测性
常用算法
统计结果
状态估计流程
状态估计常用算法
常用的有两种，一个是牛顿－拉夫逊法，一个是快速分解 法。在一般正常条件的电力系统状态估计时，这两种算法 是能够满足要求的。 如果电力系统运行在病态条件下，例如重负荷线路，放射 性网络或具有相接近的多解的运行条件，这两种算法就无 能为力了。 计算过程可能发散也可能振荡，难以判断究竟是给定的运 行条件无解，还是算法本身不完善而得不到解。 对于这种病态潮流，岩本伸一等人发展的最优乘子法较好 的解决了这一问题。
电力系统状态估计 概述
刘崇茹，博士
概述
必要性和定义 状态表征与可观测性 常用算法 统计结果分析 状态估计流程
必要性
可观测性
常用算法
统计结果
状态估计流程
电力系统状态估计的必要性
电力系统需要随时监视系统的运行状态 需要提供调度员所关心的所有数据 测量所有关心的量是不经济的，也是不可 能的，需要利用一些测量量来推算其它电 气量 由于误差的存在，直接测量的量不甚可靠， 甚至有坏数据
常用算法
统计结果
状态估计流程
静态状态估计
实际系统的运行状态是随时间而变化的， 所以状态估计也应是随时间而变化地进行 在某一采样时刻，我们可以把系统状态看 成是常量，和时间的变化无关。这样，我 们把在一个采样时刻进行的状态估计叫静 态状态估计。 静态状态估计不考虑状态的时变过程，考 虑状态的时间变化的叫动态状态估计。
前置滤波
修正量测模型
必要性
可观测性
常用算法
统计结果
状态估计流程
状态估计与潮流计算的关系
高等电力系统稳态分析 第三章 电力系统状态估计讲解
•或
2
J (x)
m
zi
n
hij x j
/
2 i
i1
j 1
一、最小二乘原理
• 极值条件
J (x)
xk
m
2
i 1
zi
n
hij x j hik
一、测量方程
– 测量误差的方差阵
2 1
R
2 2
2 m
二、电力系统状态的可观察性
• 必要但非充分条件：雅可比矩阵的秩等 于n。 h(x) H(x) x xx0
• 有冗余度的目的是提高测量系统的可靠 性和提高状态估计的精确度。
• 状态量x为电流I
二、例题
• 目标函数： Min. J(x)=(1.05-x)2+(0.98-x)2+(0.96-x2)2 •令
J (x) 2(1.05 x) 2(0.98 x) 4x(0.96 x2 ) x 0
x3 0.04x 1.015 0 x 0.9917
• 求出的状态量不可能使残差向量为零， 但可以得到一个使残差平方和为最小的 状态估计值。
第二节 电力系运行状态的表征与可观 察性
一、测量方程
• 测量矢量：z=[z1,z2,…,zm]T, m维 • 测量误差矢量： ν=[ν1, ν2,…, νm]T, m维 • 测量函数：h(x)=[h1(x),h2(x),…,hm(x)]T • 状态量：x＝ [x 1, x 2,…, x n]T, n维 • 对于N节点的系统，状态量数目为n=2N-1
电力系统状态估计阅读札记
《电力系统状态估计》阅读札记一、状态估计基本概念与目的在电力系统中，状态估计是一个关键的数据处理过程，它是基于实时测量数据来估计系统当前运行状态的过程。
状态估计通过收集并分析电力系统中的各类实时数据（如电压、电流、功率等），结合电力系统的物理模型和网络结构，来评估系统当前的运行状况，确保系统的安全和稳定。
这一过程的实现涉及到大量数据和算法的整合应用。
准确评估系统状态：通过状态估计，我们能够获取系统最可能处于的实际状态，这包括电压幅值、相位角等关键运行参数。
这对于理解和分析系统的运行状况至关重要。
预测系统行为：基于估计的系统状态，我们能够预测系统未来的行为趋势，从而进行提前规划和干预。
这对于预防潜在问题、优化系统运行和维护计划至关重要。
支持决策制定：准确的状态估计为调度员和其他决策者提供了关键信息，支持他们做出合理的决策来确保电力系统的稳定运行和用户供电的可靠性。
提高系统运行效率与可靠性：通过对系统状态的持续监测和估计，能够及时发现系统的潜在问题并进行优化调整，从而提高电力系统的运行效率和供电可靠性。
这对于电力市场的运行也有着重要的意义，能够为电价制定和供需平衡提供数据支持。
电力系统状态估计是现代电力系统运行和控制中不可或缺的一环，它对于保障电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
1. 状态估计的定义和重要性电力系统状态估计是一种利用电网运行数据进行数据采集、监控分析与实时处理的过程，主要目的在于通过实时数据优化系统模型，得到更为准确的状态信息。
在电力系统中，状态估计的重要性主要体现在以下几个方面：状态估计是电力监控系统的重要支撑：现代电网作为一个高度复杂和复杂的实时动态系统，运行状态的正常与否直接影响到电力系统的稳定运行和用户的安全用电。
状态估计能够基于实时数据，对电网的运行状态进行实时分析，为监控系统的决策提供依据。
状态估计有助于提升电力系统的可靠性：电力系统的可靠性是其运行的核心要求之一。
通过对电力系统状态的估计，我们可以及时发现并预测可能存在的安全隐患，及时采取预防措施，确保电力系统的稳定运行。
能量管理系统_EMS_第5讲自动发电控制
自动发电控制的总体结构示于图4。这里主要有 3个控制环: 计划跟踪环、区域调节控制环和机组控 制环。区域计划跟踪控制的目的是按计划提供发电 基点功率, 如图4所示, 它与负荷预测、机组经济组 合、水电计划及交换功率计划有关, 担负主要调峰任 务。如没有上述计划软件, 全部发电计划应由人工填 写, 这是调度员难以承受的任务。区域调节控制的目 的是使区域控制误差 (A CE ) 调到零, 这是 A GC 的 核 心。功 能 是 A GC 计 算 出 消 除 区 域 控 制 误 差 (A CE ) 各机组需增减的调节功率, 将这一可调分量 加到机组跟踪计划的基点功率之上, 得到设置发电 值发往电厂控制器。机组控制是由基本控制回路去 调节机组控制误差到零, 在许多情况下 (特别是水电 厂) , 一台电厂控制器能同时控制多台机组,A GC 的 信号送到电厂控制器后, 再分到各台机组。
CFC 方式去掉 (1) 式中 ∃P T i 的项, CN IC 方式
去掉 (1) 式中的 Βi ∃f 项。
若考虑时差校正和交换电量校正,A CE 的增量
分别为 Βi ∃f 0 和 - ∃ I i。CFC , CN IC 方式分别只有 时差校正和交换电量校正。
式中 Βi 为区域 i 的频率偏差因子; ∃f = f - f 0, 为 频 率偏差; ∃ P T i = P T i - I i, 为区域 i 的交换 功率偏差; P T i 为区域 i 的净交换功率; I i 为区 域 i 的计划交换功率; ∃f 0 为时差; ∃ I i 为区域 i 的净交换电量差。