基于非線性模型和方法的電力系統狀態估計

電氣自動化論文編號:ZD285  論文字數:20137,頁數:52

目 錄
第一章  引言 1
1.1電力系統狀態估計問題的提出及研究意義 1
1.2狀態估計問題算法的研究 3
1.3 MATLAB的簡介 5
1.4 AMD 與 LDLT的簡介 6
1.5本課題的思想和主要工作 9
第二章  狀態估計的基本原理 10
2.1基本原理 10
2.2最小二乘法的介紹 11
2.3本章小結  14
第三章   性模型的狀態估計 15
3.1非線性模型的狀態估計模型 15
3.2狀態估計模型的相關公式 17
3.3本章小結 18
第四章  狀態估計公式矢量化的構造 19
4.1梯度陣公式的推導——完全極坐標形式 19
4.2海森公式的推導——完全極坐標形式 22
4.3本章小結 30
第五章  狀態估計程序設計 31
5.1數據的讀取 31
5.2形成公式的矢量化代碼 34
5.3修正方程的結構化 36
5.4程序流程 37
5.5算例結果分析 38
5.6本章小結 46
結論 47
參考文獻 49

摘  要
 隨著電力系統的迅速發展，電網結構和運行方式的日益復雜。要求狀態估計能夠迅速、準確地提供反映運行工況的狀態信息，如精確的節點電壓值。由于量測設備與傳輸信道的固有誤差，使得采用原始量測數據形成系統狀態達不到復雜系統的運行控制的精度要求。通過狀態估計可以從原始量測數據估計獲得系統最好的狀態估計值。原始數據的采集和傳送周期非常的快，而計算的速度與數據獲取在時間上的不匹配是為當前的主要矛盾。如何在保證狀態估計可靠性，即算法的穩定性，同時提高計算機的計算效率，成為狀態估計領域最重要的課題。
 本文把狀態估計描述為一個帶有約束的規劃問題，并應用牛頓法進行計算。以加權最小二乘準則建立模型，對等式約束中的潮流方程引入了的松弛量。目標是使量測殘差的平方和與潮流方程的松弛量平方和之和達到最小。該模型可以保證無論潮流計算有無可行解，迭代過程都能有效收斂。
 因求解模型的修正方程系數矩陣為對稱矩陣，可以利用AMD算法或是節點優化編號加4×4結構對系數矩陣進行節點優化排序。同時求解修正方程采用LDLT算法，顯著提高了計算效率。
 采用MATLAB軟件編程實現仿真測試。MATLAB具有強大的矩陣運算功能，自帶功能完善的矩陣運算函數庫。MATLAB編程的核心思想在于強調對矩陣的整體運算，減少和避免對矩陣元素的操作。MATLA矢量化功能通過對公式的重構，同時通過設計良好的稀疏格式，配以適當的緩存策略，提高數據流水的效率。如此既保證了運算的速度，又保證了代碼的簡潔高效。
 本文討論該算法的計算速度和算法穩定性等精良特性。在4—1047節點的測試系統上進行了數值仿真，檢驗了算法的有效性。
關鍵字：狀態估計  牛頓法  矢量化  AMD  LDL