東莞電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行方式生成的研究

摘 要 針對(duì)東莞電網(wǎng)對(duì)運(yùn)行方式多方位和多功能的需求，介紹了東莞電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行方式生成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。即啟用東莞電網(wǎng)最新的數(shù)據(jù)模板，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口提取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理。通過(guò)狀態(tài)估計(jì)檢測(cè)和識(shí)別壞數(shù)據(jù)，最終求得給定時(shí)間斷面東莞電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行方式，并給出分析報(bào)告，為東莞電網(wǎng)安排高效合理的運(yùn)行方式提供一定的指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】運(yùn)行方式 生成 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 狀態(tài)估計(jì)

作為廣東省工業(yè)重鎮(zhèn)的東莞，其電網(wǎng)運(yùn)行方式安排所需數(shù)據(jù)主要取自EMS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，電網(wǎng)離線計(jì)算則采用BPA以及PSAS。數(shù)據(jù)庫(kù)建模和電網(wǎng)負(fù)荷水平的錄入工作量巨大，使電網(wǎng)分析工作舉步維艱。因此，在運(yùn)方現(xiàn)有的工作環(huán)境下，集成離線計(jì)算和在線應(yīng)用，研發(fā)一個(gè)新系統(tǒng)，使相關(guān)工作人員無(wú)需錄入大量數(shù)據(jù)便能快速提取目標(biāo)運(yùn)行方式，檢驗(yàn)處電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，給出分析報(bào)告，并能滿足對(duì)運(yùn)行方式多方位和多功能的工作需求，意義重大。

1 狀態(tài)估計(jì)算法與稀疏矩陣

實(shí)時(shí)運(yùn)行方式生成啟用東莞電網(wǎng)最新的數(shù)據(jù)模板，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口提取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理。通過(guò)狀態(tài)估計(jì)檢測(cè)和識(shí)別壞數(shù)據(jù)，最終求得給定時(shí)間斷面東莞電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行方式。實(shí)時(shí)運(yùn)行方式生成模塊可以人工隨機(jī)啟動(dòng)，也可以自動(dòng)定時(shí)啟動(dòng)。

狀態(tài)估計(jì)是實(shí)時(shí)運(yùn)行方式生成模塊的核心。狀態(tài)估計(jì)利用實(shí)時(shí)量測(cè)，檢測(cè)和識(shí)別壞數(shù)據(jù)，推算母線電壓，最終建立電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行方式。目前，廣泛使用加權(quán)最小二乘法作為狀態(tài)估計(jì)器。

式中Z為m維量測(cè)向量，X為n維母線電壓向量，ν為量測(cè)殘差，h為量測(cè)和電壓的觀測(cè)關(guān)聯(lián)量。

由加權(quán)最小二乘估計(jì)準(zhǔn)則可得，目標(biāo)函數(shù)為：

求導(dǎo)，得出目標(biāo)函數(shù)的極小值后獲得最后估計(jì)解，即有：

式中H=為m×n階雅可比矩陣，而R=E[vvT]為量測(cè)殘差期望值，是量測(cè)量權(quán)重的倒數(shù)。

將式（3）改寫成便于迭代計(jì)算的形式：

要使式（4）有解，則必須使m≥n，且矩陣H的秩不小于n。

階雅可比矩陣H反映量測(cè)量與電壓量的觀測(cè)關(guān)聯(lián)，依據(jù)電力網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，階雅可比矩陣H是稀疏矩陣。例如一個(gè)線路的PQ量測(cè)僅與線路兩側(cè)的母線電壓量關(guān)聯(lián)：

式中P、Q為線路量測(cè)量，i、j是線路兩側(cè)的母線編號(hào)，Zij為線路阻抗。一個(gè)線路量測(cè)在雅可比矩陣一行向量中，僅兩個(gè)非零元素，其余n-2個(gè)均為零元素。母線量測(cè)也類似，一個(gè)母線PQ量測(cè)僅與本母線以及與本母線有支路相連的母線電壓關(guān)聯(lián)，其表達(dá)公式可以類推。總之，狀態(tài)估計(jì)軟件設(shè)計(jì)必須充分利用矩陣的稀疏性，以節(jié)省存儲(chǔ)空間，加快運(yùn)算速度。

雖然已經(jīng)拿到SCADA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并可以通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)了解電網(wǎng)運(yùn)行工況，但仍有必要開(kāi)展運(yùn)算狀態(tài)估計(jì)的有關(guān)工作。首先，SCADA實(shí)時(shí)量測(cè)是有誤差的，反映在母線功率的不完全平衡；其次，SCADA實(shí)時(shí)量測(cè)是不完整的，有的元件未配置實(shí)時(shí)量測(cè)；第三，SCADA實(shí)時(shí)量測(cè)有時(shí)可能包含壞數(shù)據(jù)，包括壞的遙測(cè)值和錯(cuò)誤的遙信值，使運(yùn)行人員產(chǎn)生誤判。正是基于SCADA數(shù)據(jù)的不完整性和不成熟性，使?fàn)顟B(tài)估計(jì)的工作成為必須。

2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的提取和系統(tǒng)的可觀測(cè)性分析

運(yùn)算狀態(tài)估計(jì)前的必經(jīng)一步是從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口提取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在這之后需用提取的數(shù)據(jù)檢驗(yàn)系統(tǒng)的可觀測(cè)性。系統(tǒng)可觀測(cè)性的判斷可以有多種方法，方法之一是采用拓樸算法，其原理是：

（1）先將全電網(wǎng)的各個(gè)母線設(shè)置為孤立態(tài)，逐個(gè)掃描量測(cè)量，凡線路量測(cè)將該量測(cè)兩側(cè)的母線設(shè)置為同環(huán)。

（2）凡節(jié)點(diǎn)量測(cè)，增加一個(gè)與該節(jié)點(diǎn)相鄰而非同環(huán)的母線設(shè)置為同環(huán)。量測(cè)掃描結(jié)束后判斷電網(wǎng)是否為全部母線同環(huán)，是則表示系統(tǒng)可觀測(cè)，反之則不可觀測(cè)。

3 外部等值網(wǎng)絡(luò)的可觀測(cè)性

外部等值網(wǎng)絡(luò)的可觀測(cè)性影響包含外網(wǎng)等值的東莞電網(wǎng)的可觀測(cè)性。按照目前上下級(jí)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的連接模式，地區(qū)電網(wǎng)EMS/SCADA尚無(wú)法得到外部網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，僅能通過(guò)與外網(wǎng)廠站相連的輸電線路自己一側(cè)的PQ量測(cè)來(lái)觀測(cè)外部網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而推算外部網(wǎng)絡(luò)的等值發(fā)電或等值負(fù)荷。在不能利用這些連接外部網(wǎng)絡(luò)輸電線路自己一側(cè)PQ量測(cè)完全觀測(cè)外部網(wǎng)絡(luò)，又無(wú)法獲取外部網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的情況下，外部網(wǎng)絡(luò)成為不可觀測(cè)，此時(shí)軟件設(shè)計(jì)應(yīng)該提供空間，允許使用偽量測(cè)來(lái)確保狀態(tài)估計(jì)有解。

外部網(wǎng)絡(luò)使用偽量測(cè)的最簡(jiǎn)易方法是使用上一時(shí)段的推算值作為量測(cè)值。由于電網(wǎng)負(fù)荷變化的漸進(jìn)的特點(diǎn)，使用上一時(shí)段的推算值作為本時(shí)段的偽量測(cè)大多數(shù)情況是可行的。然而，連續(xù)使用偽量測(cè)來(lái)確保外部網(wǎng)絡(luò)的可觀測(cè)性，可能會(huì)令偽量測(cè)逐漸遠(yuǎn)離真值，這是應(yīng)該避免的。需要指出的是，外部網(wǎng)絡(luò)使用偽量測(cè)不影響220kV地區(qū)分片電網(wǎng)的潮流，只會(huì)影響涉及偽量測(cè)的地區(qū)分片電網(wǎng)電磁解合環(huán)分析的精度，也即外部等值網(wǎng)絡(luò)使用偽量測(cè)的影響面是有限的。

4 實(shí)時(shí)量測(cè)的預(yù)檢驗(yàn)

確定系統(tǒng)滿足可觀測(cè)性之后，進(jìn)而再檢驗(yàn)?zāi)妇€功率平衡，進(jìn)行量測(cè)誤差的預(yù)檢驗(yàn)。母線功率不平衡度超過(guò)某一限定值時(shí)，或者給出告警對(duì)話框，要求用戶選擇，或者給出告警信息后直接進(jìn)入狀態(tài)估計(jì)分析，無(wú)需人工介入。

造成母線功率不平衡度偏大的原因是：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口解析錯(cuò)誤、遙測(cè)數(shù)據(jù)反向或錯(cuò)誤、遙信位置錯(cuò)誤等。母線功率不平衡度過(guò)大說(shuō)明可能存在大的誤差數(shù)據(jù)或壞數(shù)據(jù)，需要及時(shí)校正，在用戶給出響應(yīng)后便可進(jìn)入狀態(tài)估計(jì)。

實(shí)時(shí)量測(cè)預(yù)檢驗(yàn)在新建數(shù)據(jù)模板、調(diào)試實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口時(shí)用處很大，量測(cè)量中明顯錯(cuò)誤的壞數(shù)據(jù)可以在第一時(shí)間剔除出系統(tǒng)，避免其影響狀態(tài)估計(jì)的運(yùn)行。服務(wù)器上的運(yùn)行方式實(shí)時(shí)生成進(jìn)程不理會(huì)實(shí)時(shí)量測(cè)預(yù)檢驗(yàn)告警，而是直接進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)計(jì)算，以確保系統(tǒng)的連續(xù)可靠運(yùn)行。大誤差量測(cè)數(shù)據(jù)或者被識(shí)別成為壞數(shù)據(jù)，或者被同母線其他量測(cè)數(shù)據(jù)消解，淹沒(méi)在平均誤差之中。

5 壞數(shù)據(jù)的檢測(cè)與識(shí)別

狀態(tài)估計(jì)檢測(cè)和識(shí)別壞數(shù)據(jù)的性能是狀態(tài)估計(jì)成功應(yīng)用的關(guān)鍵，如若不能有效剔除壞數(shù)據(jù)，就難以減小量測(cè)誤差，無(wú)法求得全網(wǎng)潮流真解。endprint

本文采用文獻(xiàn)[4]提出的基于殘差靈敏度矩陣的不良數(shù)據(jù)再估計(jì)識(shí)別算法來(lái)處理壞數(shù)據(jù)。為了簡(jiǎn)化，有關(guān)矩陣和向量均采用加權(quán)值，從而將權(quán)值向量從公式中消除。

按照最小二乘法，狀態(tài)估計(jì)量測(cè)殘差向量r的估計(jì)值表示為：

式中 為隨機(jī)量測(cè)誤差，b為壞數(shù)據(jù)，U為殘差靈敏度矩陣，可表達(dá)為：

式中H為加權(quán)雅可比矩陣，則狀態(tài)估計(jì)目標(biāo)函數(shù)為：

存在壞數(shù)據(jù)情況下，狀態(tài)估計(jì)目標(biāo)函數(shù)的期望值大于m?n，依據(jù)此檢測(cè)壞數(shù)據(jù)，即：

基于殘差靈敏度矩陣的壞數(shù)據(jù)再估計(jì)識(shí)別算法本質(zhì)上是一種成組搜索的方法。假設(shè)量測(cè)系統(tǒng)中存在k個(gè)壞數(shù)據(jù)， 是k個(gè)壞數(shù)據(jù)的真實(shí)集合， 是k個(gè)壞數(shù)據(jù)的任意集合，則有：

式（10）涉及高階矩陣的組合搜索，運(yùn)算量很大，工程應(yīng)用困難。基于殘差靈敏度矩陣的等冪性即：U2=U，經(jīng)過(guò)推導(dǎo)可以得到一個(gè)重要而又簡(jiǎn)練的算式，稱之為壞數(shù)據(jù)的再估計(jì)校正算式：

式中 為可疑量測(cè)的再估計(jì)值， 是與可疑測(cè)點(diǎn)集相關(guān)的殘差靈敏度矩陣的k階子集。 矩陣必須是滿秩，以便矩陣能夠求逆，方程有解。換而言之，除去可疑測(cè)點(diǎn)集合 后的量測(cè)集合仍能保證電網(wǎng)可觀測(cè)。可以證明，可疑量測(cè) 的再估計(jì)目標(biāo)函數(shù)值與全網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)的目標(biāo)函數(shù)值有下面的等式關(guān)聯(lián)：

即壞數(shù)據(jù)的再估計(jì)識(shí)別 與剔除壞數(shù)據(jù)的成組識(shí)別 本質(zhì)上是一致的，前者涉及k階低階矩陣的運(yùn)算，而后者需要進(jìn)行m-k高階矩陣運(yùn)算，可見(jiàn)基于殘差靈敏度矩陣的壞數(shù)據(jù)再估計(jì)識(shí)別是有嚴(yán)格理論基礎(chǔ)的高效率識(shí)別算法。

6 狀態(tài)量的快速校正

當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)并識(shí)別出壞數(shù)據(jù)后，原則上必須除去壞量測(cè)，重新進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，求得電網(wǎng)潮流的真值。由于重新進(jìn)行全網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)需要高階矩陣的求逆，計(jì)算量大，相當(dāng)耗時(shí)，為了提高實(shí)時(shí)運(yùn)行方式生成的效率，在已知 后采用快速校正電網(wǎng)狀態(tài)量的算法：

即用壞數(shù)據(jù)向量 對(duì)狀態(tài)量的修正值與用剔除壞數(shù)據(jù)后的量測(cè)量進(jìn)行全網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)等價(jià)。

狀態(tài)估計(jì)在檢測(cè)與識(shí)別壞數(shù)據(jù)，獲得電網(wǎng)潮流真解之后，將方式存入準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)給出分析報(bào)告，部分報(bào)告內(nèi)容推入準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的日文件日志記錄中，完成運(yùn)行方式實(shí)時(shí)生成進(jìn)程。要求狀態(tài)估計(jì)給出分析報(bào)告是系統(tǒng)維護(hù)的需要。

分析報(bào)告之一是壞數(shù)據(jù)列表，給出本次狀態(tài)估計(jì)的壞數(shù)據(jù)數(shù)目、壞量測(cè)點(diǎn)名、量測(cè)值、校正值等，供量測(cè)系統(tǒng)檢驗(yàn)、狀態(tài)估計(jì)壞數(shù)據(jù)識(shí)別性能分析、狀態(tài)估計(jì)器參數(shù)調(diào)整之用。狀態(tài)估計(jì)壞數(shù)據(jù)檢測(cè)與識(shí)別的具體過(guò)程則記錄在運(yùn)行信息窗，供用戶查詢，但未登記入日記錄。

分析報(bào)告之二是狀態(tài)估計(jì)結(jié)果查詢對(duì)話框。在查詢對(duì)話框中可以查詢?nèi)苛繙y(cè)量的狀態(tài)、是否是壞量測(cè)、估計(jì)誤差等。

7 結(jié)論

本文介紹了東莞電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行方式生成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，即啟用東莞電網(wǎng)最新的數(shù)據(jù)模板，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口提取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理。通過(guò)狀態(tài)估計(jì)檢測(cè)和識(shí)別壞數(shù)據(jù)，最終求得給定時(shí)間斷面的東莞電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行方式，并出臺(tái)分析報(bào)告。為東莞電網(wǎng)安排合理的運(yùn)行方式提供指導(dǎo)，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[3]薛偉.基于加權(quán)最小二乘法的廣域測(cè)量系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2011，11（35）：8902-8906.

[4]馬志強(qiáng).關(guān)于電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)中的檢測(cè)與識(shí)別[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，1982，（01）：26-31.

作者簡(jiǎn)介

王傳旭（1981-），男，大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)為廣東電網(wǎng)公司東莞供電局工程師，主要研究方向?yàn)樽冸娺\(yùn)行。

作者單位

廣東電網(wǎng)公司東莞供電局 廣東省東莞市 523000endprint

本文采用文獻(xiàn)[4]提出的基于殘差靈敏度矩陣的不良數(shù)據(jù)再估計(jì)識(shí)別算法來(lái)處理壞數(shù)據(jù)。為了簡(jiǎn)化，有關(guān)矩陣和向量均采用加權(quán)值，從而將權(quán)值向量從公式中消除。

按照最小二乘法，狀態(tài)估計(jì)量測(cè)殘差向量r的估計(jì)值表示為：

式中 為隨機(jī)量測(cè)誤差，b為壞數(shù)據(jù)，U為殘差靈敏度矩陣，可表達(dá)為：

式中H為加權(quán)雅可比矩陣，則狀態(tài)估計(jì)目標(biāo)函數(shù)為：

存在壞數(shù)據(jù)情況下，狀態(tài)估計(jì)目標(biāo)函數(shù)的期望值大于m?n，依據(jù)此檢測(cè)壞數(shù)據(jù)，即：

基于殘差靈敏度矩陣的壞數(shù)據(jù)再估計(jì)識(shí)別算法本質(zhì)上是一種成組搜索的方法。假設(shè)量測(cè)系統(tǒng)中存在k個(gè)壞數(shù)據(jù)， 是k個(gè)壞數(shù)據(jù)的真實(shí)集合， 是k個(gè)壞數(shù)據(jù)的任意集合，則有：

式（10）涉及高階矩陣的組合搜索，運(yùn)算量很大，工程應(yīng)用困難。基于殘差靈敏度矩陣的等冪性即：U2=U，經(jīng)過(guò)推導(dǎo)可以得到一個(gè)重要而又簡(jiǎn)練的算式，稱之為壞數(shù)據(jù)的再估計(jì)校正算式：

式中 為可疑量測(cè)的再估計(jì)值， 是與可疑測(cè)點(diǎn)集相關(guān)的殘差靈敏度矩陣的k階子集。 矩陣必須是滿秩，以便矩陣能夠求逆，方程有解。換而言之，除去可疑測(cè)點(diǎn)集合 后的量測(cè)集合仍能保證電網(wǎng)可觀測(cè)?？梢宰C明，可疑量測(cè) 的再估計(jì)目標(biāo)函數(shù)值與全網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)的目標(biāo)函數(shù)值有下面的等式關(guān)聯(lián)：

即壞數(shù)據(jù)的再估計(jì)識(shí)別 與剔除壞數(shù)據(jù)的成組識(shí)別 本質(zhì)上是一致的，前者涉及k階低階矩陣的運(yùn)算，而后者需要進(jìn)行m-k高階矩陣運(yùn)算，可見(jiàn)基于殘差靈敏度矩陣的壞數(shù)據(jù)再估計(jì)識(shí)別是有嚴(yán)格理論基礎(chǔ)的高效率識(shí)別算法。

6 狀態(tài)量的快速校正

當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)并識(shí)別出壞數(shù)據(jù)后，原則上必須除去壞量測(cè)，重新進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，求得電網(wǎng)潮流的真值。由于重新進(jìn)行全網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)需要高階矩陣的求逆，計(jì)算量大，相當(dāng)耗時(shí)，為了提高實(shí)時(shí)運(yùn)行方式生成的效率，在已知 后采用快速校正電網(wǎng)狀態(tài)量的算法：

即用壞數(shù)據(jù)向量 對(duì)狀態(tài)量的修正值與用剔除壞數(shù)據(jù)后的量測(cè)量進(jìn)行全網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)等價(jià)。

狀態(tài)估計(jì)在檢測(cè)與識(shí)別壞數(shù)據(jù)，獲得電網(wǎng)潮流真解之后，將方式存入準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)給出分析報(bào)告，部分報(bào)告內(nèi)容推入準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的日文件日志記錄中，完成運(yùn)行方式實(shí)時(shí)生成進(jìn)程。要求狀態(tài)估計(jì)給出分析報(bào)告是系統(tǒng)維護(hù)的需要。

分析報(bào)告之一是壞數(shù)據(jù)列表，給出本次狀態(tài)估計(jì)的壞數(shù)據(jù)數(shù)目、壞量測(cè)點(diǎn)名、量測(cè)值、校正值等，供量測(cè)系統(tǒng)檢驗(yàn)、狀態(tài)估計(jì)壞數(shù)據(jù)識(shí)別性能分析、狀態(tài)估計(jì)器參數(shù)調(diào)整之用。狀態(tài)估計(jì)壞數(shù)據(jù)檢測(cè)與識(shí)別的具體過(guò)程則記錄在運(yùn)行信息窗，供用戶查詢，但未登記入日記錄。

分析報(bào)告之二是狀態(tài)估計(jì)結(jié)果查詢對(duì)話框。在查詢對(duì)話框中可以查詢?nèi)苛繙y(cè)量的狀態(tài)、是否是壞量測(cè)、估計(jì)誤差等。

7 結(jié)論

本文介紹了東莞電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行方式生成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，即啟用東莞電網(wǎng)最新的數(shù)據(jù)模板，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口提取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理。通過(guò)狀態(tài)估計(jì)檢測(cè)和識(shí)別壞數(shù)據(jù)，最終求得給定時(shí)間斷面的東莞電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行方式，并出臺(tái)分析報(bào)告。為東莞電網(wǎng)安排合理的運(yùn)行方式提供指導(dǎo)，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]顏俊，程改紅，張中慶，馬進(jìn)霞.南方電網(wǎng)500 kV/220 kV電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行方式研究[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2013，7（6）：76-80.

[2]孔慧超，袁煒燈，何建宗，馬志強(qiáng).東莞電網(wǎng)運(yùn)行方式實(shí)時(shí)生成系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].廣東電力，2012，25（11）：68-71，95.

[3]薛偉.基于加權(quán)最小二乘法的廣域測(cè)量系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2011，11（35）：8902-8906.

[4]馬志強(qiáng).關(guān)于電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)中的檢測(cè)與識(shí)別[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，1982，（01）：26-31.

作者簡(jiǎn)介

王傳旭（1981-），男，大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)為廣東電網(wǎng)公司東莞供電局工程師，主要研究方向?yàn)樽冸娺\(yùn)行。

作者單位

廣東電網(wǎng)公司東莞供電局 廣東省東莞市 523000endprint

本文采用文獻(xiàn)[4]提出的基于殘差靈敏度矩陣的不良數(shù)據(jù)再估計(jì)識(shí)別算法來(lái)處理壞數(shù)據(jù)。為了簡(jiǎn)化，有關(guān)矩陣和向量均采用加權(quán)值，從而將權(quán)值向量從公式中消除。

按照最小二乘法，狀態(tài)估計(jì)量測(cè)殘差向量r的估計(jì)值表示為：

式中 為隨機(jī)量測(cè)誤差，b為壞數(shù)據(jù)，U為殘差靈敏度矩陣，可表達(dá)為：

式中H為加權(quán)雅可比矩陣，則狀態(tài)估計(jì)目標(biāo)函數(shù)為：

存在壞數(shù)據(jù)情況下，狀態(tài)估計(jì)目標(biāo)函數(shù)的期望值大于m?n，依據(jù)此檢測(cè)壞數(shù)據(jù)，即：

基于殘差靈敏度矩陣的壞數(shù)據(jù)再估計(jì)識(shí)別算法本質(zhì)上是一種成組搜索的方法。假設(shè)量測(cè)系統(tǒng)中存在k個(gè)壞數(shù)據(jù)， 是k個(gè)壞數(shù)據(jù)的真實(shí)集合， 是k個(gè)壞數(shù)據(jù)的任意集合，則有：

式（10）涉及高階矩陣的組合搜索，運(yùn)算量很大，工程應(yīng)用困難?；跉埐铎`敏度矩陣的等冪性即：U2=U，經(jīng)過(guò)推導(dǎo)可以得到一個(gè)重要而又簡(jiǎn)練的算式，稱之為壞數(shù)據(jù)的再估計(jì)校正算式：

式中 為可疑量測(cè)的再估計(jì)值， 是與可疑測(cè)點(diǎn)集相關(guān)的殘差靈敏度矩陣的k階子集。 矩陣必須是滿秩，以便矩陣能夠求逆，方程有解。換而言之，除去可疑測(cè)點(diǎn)集合 后的量測(cè)集合仍能保證電網(wǎng)可觀測(cè)。可以證明，可疑量測(cè) 的再估計(jì)目標(biāo)函數(shù)值與全網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)的目標(biāo)函數(shù)值有下面的等式關(guān)聯(lián)：

即壞數(shù)據(jù)的再估計(jì)識(shí)別 與剔除壞數(shù)據(jù)的成組識(shí)別 本質(zhì)上是一致的，前者涉及k階低階矩陣的運(yùn)算，而后者需要進(jìn)行m-k高階矩陣運(yùn)算，可見(jiàn)基于殘差靈敏度矩陣的壞數(shù)據(jù)再估計(jì)識(shí)別是有嚴(yán)格理論基礎(chǔ)的高效率識(shí)別算法。

6 狀態(tài)量的快速校正

當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)并識(shí)別出壞數(shù)據(jù)后，原則上必須除去壞量測(cè)，重新進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，求得電網(wǎng)潮流的真值。由于重新進(jìn)行全網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)需要高階矩陣的求逆，計(jì)算量大，相當(dāng)耗時(shí)，為了提高實(shí)時(shí)運(yùn)行方式生成的效率，在已知 后采用快速校正電網(wǎng)狀態(tài)量的算法：

即用壞數(shù)據(jù)向量 對(duì)狀態(tài)量的修正值與用剔除壞數(shù)據(jù)后的量測(cè)量進(jìn)行全網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)等價(jià)。

狀態(tài)估計(jì)在檢測(cè)與識(shí)別壞數(shù)據(jù)，獲得電網(wǎng)潮流真解之后，將方式存入準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)給出分析報(bào)告，部分報(bào)告內(nèi)容推入準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的日文件日志記錄中，完成運(yùn)行方式實(shí)時(shí)生成進(jìn)程。要求狀態(tài)估計(jì)給出分析報(bào)告是系統(tǒng)維護(hù)的需要。

分析報(bào)告之一是壞數(shù)據(jù)列表，給出本次狀態(tài)估計(jì)的壞數(shù)據(jù)數(shù)目、壞量測(cè)點(diǎn)名、量測(cè)值、校正值等，供量測(cè)系統(tǒng)檢驗(yàn)、狀態(tài)估計(jì)壞數(shù)據(jù)識(shí)別性能分析、狀態(tài)估計(jì)器參數(shù)調(diào)整之用。狀態(tài)估計(jì)壞數(shù)據(jù)檢測(cè)與識(shí)別的具體過(guò)程則記錄在運(yùn)行信息窗，供用戶查詢，但未登記入日記錄。

分析報(bào)告之二是狀態(tài)估計(jì)結(jié)果查詢對(duì)話框。在查詢對(duì)話框中可以查詢?nèi)苛繙y(cè)量的狀態(tài)、是否是壞量測(cè)、估計(jì)誤差等。

7 結(jié)論

本文介紹了東莞電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行方式生成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，即啟用東莞電網(wǎng)最新的數(shù)據(jù)模板，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口提取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理。通過(guò)狀態(tài)估計(jì)檢測(cè)和識(shí)別壞數(shù)據(jù)，最終求得給定時(shí)間斷面的東莞電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行方式，并出臺(tái)分析報(bào)告。為東莞電網(wǎng)安排合理的運(yùn)行方式提供指導(dǎo)，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]顏俊，程改紅，張中慶，馬進(jìn)霞.南方電網(wǎng)500 kV/220 kV電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行方式研究[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2013，7（6）：76-80.

[2]孔慧超，袁煒燈，何建宗，馬志強(qiáng).東莞電網(wǎng)運(yùn)行方式實(shí)時(shí)生成系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].廣東電力，2012，25（11）：68-71，95.

[3]薛偉.基于加權(quán)最小二乘法的廣域測(cè)量系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2011，11（35）：8902-8906.

[4]馬志強(qiáng).關(guān)于電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)中的檢測(cè)與識(shí)別[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，1982，（01）：26-31.

作者簡(jiǎn)介

王傳旭（1981-），男，大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)為廣東電網(wǎng)公司東莞供電局工程師，主要研究方向?yàn)樽冸娺\(yùn)行。

作者單位

廣東電網(wǎng)公司東莞供電局 廣東省東莞市 523000endprint