含新能源電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)研究現(xiàn)狀和展望研究

潘曉悅

國(guó)網(wǎng)上海市電力實(shí)業(yè)有限公司

摘要：在新能源并網(wǎng)時(shí)，需要考慮新能源的特性，并對(duì)電力系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行深入研究。本文對(duì)系統(tǒng)拓?fù)涮幚砗拖到y(tǒng)可觀(guān)測(cè)性方法進(jìn)行了綜述，對(duì)新能源并網(wǎng)模型進(jìn)行了分類(lèi)和詳細(xì)總結(jié)，并對(duì)新能源并網(wǎng)模式下電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法進(jìn)行了分析。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)不良數(shù)據(jù)檢測(cè)和識(shí)別方法的總結(jié)，對(duì)新能源并網(wǎng)后系統(tǒng)中的不良數(shù)據(jù)檢測(cè)技術(shù)的難點(diǎn)進(jìn)行分析，并提出可能的解決方案。此外，還需要對(duì)新能源并網(wǎng)模型、新能源系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)算法以及不良數(shù)據(jù)的檢測(cè)與識(shí)別等方面進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：新能源;電力系統(tǒng);現(xiàn)狀研究

引言

為推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，我國(guó)不斷加強(qiáng)新能源的應(yīng)用研究。但就目前的發(fā)展情況來(lái)看，新能源還不能滿(mǎn)足當(dāng)前的需求。為了滿(mǎn)足用戶(hù)的需要，必須將新能源與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相連接。但在組網(wǎng)過(guò)程中，又對(duì)電源系統(tǒng)提出了新的要求。

1.新能源電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)研究現(xiàn)狀分析

在新能源電力系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)方面，目前已取得了較大進(jìn)展。但由于研究時(shí)間較短，仍有許多不足之處，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是基本加權(quán)最小二乘法具有很大的優(yōu)越性;利用約束條件時(shí)，必須滿(mǎn)足正態(tài)分布才能保證測(cè)量精度，但在實(shí)際電網(wǎng)中，由于采用加權(quán)最小二乘法，測(cè)量誤差很少出現(xiàn)正態(tài)分布，從而影響測(cè)量狀態(tài)和電網(wǎng)估算的合理性，因此使用較少;二是電網(wǎng)三相不平衡引起的角度問(wèn)題。若解決得不好，則使用狀態(tài)估計(jì)器有一些特殊要求，而且通常需要進(jìn)行特殊處理，對(duì)最終狀態(tài)估計(jì)精度有影響。

2.電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的新能源技術(shù)探討

2.1多目標(biāo)優(yōu)化算法：當(dāng)估計(jì)含有新能源的電力系統(tǒng)的狀態(tài)時(shí)，要進(jìn)行大量的計(jì)算以得到更為精確的結(jié)果。所以，在估算電力系統(tǒng)狀態(tài)時(shí)，必須采用更科學(xué)、更合理的方法。在成功地將新能源電力系統(tǒng)集成到電網(wǎng)中后，原有電網(wǎng)的規(guī)模和結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的變化，使原有電網(wǎng)變得復(fù)雜，難以適應(yīng)以往的計(jì)算方法。目前的變化然后，結(jié)合先前建立的模型，采用多目標(biāo)優(yōu)化算法，綜合考慮運(yùn)輸價(jià)格、結(jié)構(gòu)約束、經(jīng)濟(jì)成本等因素，使算法更加科學(xué)有效。

2.2建模技術(shù)應(yīng)用的研究：電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)是電力調(diào)度系統(tǒng)的重要組成部分，電力調(diào)度系統(tǒng)利用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)建模，對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)和預(yù)測(cè)?！?電力調(diào)度系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中需要對(duì)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行處理和對(duì)系統(tǒng)的可觀(guān)測(cè)性進(jìn)行分析，而且隨著新能源的大規(guī)模集成，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)也在發(fā)生變化，并且配電網(wǎng)電流不再是單向流。所以在新能源系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮幚矸治龊筒⒕W(wǎng)模型分析是非常必要的。

2.3不良數(shù)據(jù)的處理：因多個(gè)原因（例如，通道干擾、變壓器或測(cè)量設(shè)備損壞等引起的數(shù)據(jù)偏差），某些距離過(guò)遠(yuǎn)的測(cè)量結(jié)果可能偏離真實(shí)值，而且遠(yuǎn)距離信號(hào)結(jié)果因環(huán)境因素或是通信設(shè)備自身的原因，導(dǎo)致數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生誤差，這種誤差被稱(chēng)為不良數(shù)據(jù)。一般認(rèn)為，在實(shí)際電力系統(tǒng)中，大于±（6?7）σ（標(biāo)準(zhǔn)差）的數(shù)據(jù)是不可靠的。這些數(shù)據(jù)的存在，降低了系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的收斂性能，甚至導(dǎo)致?tīng)顟B(tài)估計(jì)失效。一般不良數(shù)據(jù)處理包括不良數(shù)據(jù)檢測(cè)和辨識(shí)。包括新能源電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的研究現(xiàn)狀和未來(lái)的測(cè)量和識(shí)別。它的作用是在獲取有害數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)系統(tǒng)提供的冗余信息，尋找和排除測(cè)量樣本數(shù)據(jù)中偶爾出現(xiàn)的少量不良數(shù)據(jù)。改善了狀態(tài)估計(jì)的可靠性。

3.新能源電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)展望研究

狀態(tài)估計(jì)是現(xiàn)代電力系統(tǒng)能源管理系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)并網(wǎng)后的新能源進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)是值得關(guān)注和研究的問(wèn)題。電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)自引入以來(lái)已有40多年的歷史。雖然取得了很大成就，但由于傳統(tǒng)的大規(guī)模新能源并網(wǎng)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也在發(fā)生變化，規(guī)模也在擴(kuò)大。

3.1對(duì)狀態(tài)估計(jì)相關(guān)新能源算法優(yōu)化的展望：（1）因?yàn)閭鹘y(tǒng)的優(yōu)化算法在數(shù)學(xué)上是一個(gè)含有等式或不等式約束的優(yōu)化問(wèn)題，所以隨著網(wǎng)格化規(guī)模的增大，它傳統(tǒng)的優(yōu)化算法不再能解決日益復(fù)雜的優(yōu)化問(wèn)題。因此，對(duì)含新能源電力系統(tǒng)的優(yōu)化問(wèn)題局部?jī)?yōu)化算法中，如禁忌搜索算法、模擬退火算法或混合局部?jī)?yōu)化與全局優(yōu)化相結(jié)合的算法等問(wèn)題，仍需探索以達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)。（2）原始狀態(tài)估計(jì)方法由于網(wǎng)格規(guī)模的增大，在計(jì)算速度和數(shù)值穩(wěn)定性方面都不能滿(mǎn)足大型系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與通信要求。所以，對(duì)大規(guī)模新能源并網(wǎng)下分布式狀態(tài)估計(jì)算法的研究還有待深入。此外，作為大型電網(wǎng)的控制中心，不僅要掌握整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，還要掌握系統(tǒng)的局部信息。為此，需要對(duì)多區(qū)域電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法進(jìn)行深入研究。

3.2對(duì)狀態(tài)估計(jì)相關(guān)建模技術(shù)應(yīng)用研究的展望：對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮幚磉M(jìn)行了研究，提出了一種動(dòng)態(tài)拓?fù)涮幚矸椒?，能夠?qū)崟r(shí)反映新能源網(wǎng)格中各個(gè)組成部分之間的連接、斷開(kāi)和動(dòng)態(tài)變化;提出了一種基于圖論的網(wǎng)格劃分和分布式拓?fù)浞椒āａ槍?duì)未來(lái)規(guī)模越來(lái)越大的電力系統(tǒng)的運(yùn)行要求，提出了一種基于智能優(yōu)化算法的拓?fù)涮幚矸椒ǎ瑢?duì)系統(tǒng)運(yùn)行拓?fù)溥M(jìn)行優(yōu)化，從而保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3對(duì)不良數(shù)據(jù)的處理技術(shù)的展望：（1）隨著新能源大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)接入，系統(tǒng)不良數(shù)據(jù)的概率值進(jìn)一步增大，且不良數(shù)據(jù)之間存在一定的相關(guān)性。狀態(tài)估計(jì)傳統(tǒng)的方法是在分布式環(huán)境下對(duì)各種不良情況進(jìn)行檢測(cè)，，當(dāng)處理多個(gè)不良數(shù)據(jù)時(shí)明顯有不足的地方，并且隨著系統(tǒng)的規(guī)模增大而計(jì)算量劇增。因此需要研究新型的狀態(tài)估計(jì)算法，并且考慮分布式檢測(cè)與識(shí)別不良數(shù)據(jù)的多種方法和考慮相關(guān)性的分布式不良數(shù)據(jù)檢測(cè)方法，以提高系統(tǒng)的檢測(cè)與識(shí)別能力，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。（2）相對(duì)于傳統(tǒng)的不良數(shù)據(jù)識(shí)別方法，模糊數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)挖掘、創(chuàng)新圖等新理論表明，它們?cè)趩?wèn)題中潛伏著，具有很高的預(yù)測(cè)能力和良好的規(guī)律性。所以，將前沿理論與新理論結(jié)合起來(lái)用于新能源電力系統(tǒng)不良數(shù)據(jù)的檢測(cè)與識(shí)別同樣值得研究。

4.結(jié)束語(yǔ)

雖然我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始推廣和應(yīng)用新能源，并成功地實(shí)現(xiàn)了與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的互聯(lián)互通，但新能源的發(fā)展和應(yīng)用仍受到各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件的影響。它的局限是不能大規(guī)模擴(kuò)大使用規(guī)模，只能作為輔助系統(tǒng)存在。這段時(shí)間內(nèi)，將有更多的機(jī)會(huì)包括新能源電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的發(fā)展和創(chuàng)新，因此相關(guān)人員需要加強(qiáng)這方面的研究。

參考文獻(xiàn)：

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