Алгоритмы оценивания состояния при управлении ЭЭС

Оценивание состояния (ОС) электроэнергетической системы –это расчет установившегося режима, который выполняется по оперативной информации, полученной с помощью SCADA –системы и регистраторов комплексных электрических величин (PMU – Phasor Measurement Units).

Оперативная информация (срез) представляется в виде вектора измерений и выглядит следующим образом: , где U_i–модули узловых напряжений; P_i, Q_i–инъекции активных и реактивных, мощностей в узлах, P_ij, Q_ij - перетоки мощностей в трансформаторах и линиях, δ_i - фазы напряжений в тех узлах схемы, где установлены регистраторы.

Существует несколько методов оценивания состояния режимов ЭЭС. В каждом из методов важнейшим условием является достижение минимальной разности между полученными оценками параметров режима и измеренными значениями при соблюдении законов Ома и Кирхгофа. При решении задачи ОС вводится понятие вектора состояния размерностью 2n-2, где n-число узлов расчетной схемы, включающего модули U и фазовые углы δ напряжений , кроме фиксированного напряжения базисного узла. Такой вектор состояния однозначно определяет все остальные параметры режима.

В качестве уравнений установившегося режима используются явные зависимости измеренных y и неизмеренных z переменных от х: . Данные уравнения используются для определения компонент вектора состояния x по измеренным переменным, и задача ОС сводится к минимизации критерия: , где R_y - ковариационная матрица ошибок дисперсий. Затем, по уравнению z=z(x) вычисляются оценки неизмеренных параметров режима.

Как известно, процедура решения общей задачи ОС для ЭЭС, строится как последовательность решения следующих задач: 1) формирование текущей расчетной схемы ЭЭС по данным телесигнализации (ТС); 2) анализ наблюдаемости и введение псевдоизмерений (ПИ); 3)выявление грубых ошибок в телеизмерениях (ТИ), т.е. обнаружение плохих данных (ОПД); 4) расчет вектора состояния, включающего модули U и фазы напряжений q в узлах, удовлетворяющего уравнениям электрической сети и наиболее близкого к вектору измеренных значений параметров режима.

После выделения подсистем (т.е. определения границ подсистем на первом этапе формирования модели ЭЭС в распределенном ОС системы) в общем векторе измерений имеются измерения, позволяющие рассчитать перетоки через граничные узлы, или переменные состояния, относящиеся к граничным узлам. В таком случае каждую из подсистем на последующих этапах ОС будем рассматривать как отдельную систему с заданными переменными состояния в граничных узлах или перетоками мощности через эти узлы. В соответствии с этим, решение первых трех задач выполняется для всех подсистем как для независимо работающих систем в каждом из компьютеров, находящихся в подсистемах энергообъединения, для которого должна быть решена задача ОС. Последний этап решения задачи ОС, т.е. решение оптимизационной задачи п. 4) в общем алгоритме распределенного ОС заключается в расчете полного вектора внутренних и граничных переменных состояния, доставляющих минимум принятой целевой функции для системы в целом. В общем случае, когда все данные ТИ, получаемые от системы SCADA, рассматриваются как содержащие погрешности, решение оптимизационной задачи п. 4) может выполняться с помощью иерархических алгоритмов распределенного ОС или с помощью алгоритмов декомпозиции, предназначенных для решения этой задачи. Иерархические алгоритмы, включают решение ряда задач нижнего уровня (определение внутренних переменных состояния в подсистемах) и задачи верхнего уровня (определение граничных переменных состояния). При этом предполагается, что решение первых трех задач в общей процедуре ОС выполнено в каждой из подсистем предварительно.