浅谈如何提高状态估计合格率①

张霞 尚春山

摘 要：为了提高状态估计软件的各项运行率指标，本文阐述了状态估计的功能和概念，根据状态估计的原理，分析了提高状态估计合格率的措施，并指出了状态估计不准确时应注意的问题。

关键词：提高 状态估计 合格率

中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（a）-0157-02

由于远动装置采集数据存在误差，在数据传送过程中各个环节也有误差，使得遥测数据存在不同程度的误差和不可靠性。此外，由于测量装置在数量上及种类上的限制，往往无法得到电力系统分析所需的完整、足够的数据。为提高遥测量的可靠性和完整性，需要进行状态估计。

状态估计是PAS系统的主要软件模块，是电网分析软件的数据基础，对PAS系统的正确应用具有十分重要的意义。为了帮助调度员掌握电力系统实际运行状态，解决和分析系统中发现的各种问题，并对系统的运行趋势作出预测，应努力提高状态估计模块中的遥测估计合格率。

1 状态估计的基本概念

状态估计是根据网络接线的信息、网络参数、一组有冗余的模拟量测值和开关量状态，求取可以描述电网稳定运行情况的状态量、母线电压幅值和相角的估计值，并校核实时量测量的准确性，通过运行状态估计程序能够提高数据精度，滤掉不良数据，并补充一些量测值，为电力系统在线网络分析应用提供可靠而完整的电网运行数据。

状态估计的已知量来自网络模型和SCADA实时数据。其中，网络模型和遥信共同决定节点导纳矩阵；而对遥测则分别构造自己的量测方程，赋予不同的权重，叠加形成状态估计的目标函数。通常采用加权最小二乘法来构造目标函数，即取各个量测量加权的量测误差平方的代数和作为目标函数。

2 影响状态估计合格率的因素

从状态估计的原理来看，网络模型或量测数据出现偏差将引起目标导纳矩阵或量测方程改变，从而对状态估计的计算精度或数据稳定性都会产生影响，是影响状态估计遥测合格率的主要因素。

2.1 网络模型的合理性

影响状态估计收敛性的因素很多，电网模型是否合理尤为重要。因为网络模型的变化将引起节点导纳矩阵发生变化，从而改变潮流方程和目标函数，最终改变状态估计结果。当网络模型偏差较大时，将可能影响计算结果的精度和稳定性，甚至可能导致计算不收敛。另外，一些外部网络没有等值模型，边界部分的计算结果与实际情况会出现偏差。

2.2 参数的合理性

设备参数的合理性也影响着状态估计的收敛性，因为设备参数的误差也会引起节电导纳矩阵的变化，从而使状态估计结果产生误差与实际运行参数存在误差，设备参数的偏差将使所建立的网络模型产生偏差，例如，当某个设备的电抗值或电纳值特别大或者特别小的时候，就会引起状态估计不收敛。

2.3 实时量测质量的保证

实时量测系统的质量保证应从以下三个方面入手。

（1） 对于遥测数据，如果个别测点存在大的错误，状态估计本身的不良数据检测和辨识可以将其剔出，计算中不使用该点。但如果有相关联的一片遥测数据都存在大的错误，则很容易造成所谓的残差污染，这些测点迭代过程中也很难满足收敛条件。

（2） 对于遥信数据，状态估计的不良遥信辨识即遥信预处理能够辨识出一些错误的遥信数据，但如果遇到特殊接线或同时存在遥测的错误情况，则有可能造成错误的遥信不能被辨识出来，将导致模型中的导纳矩阵错误，影响到状态估计的收敛性。

（3） 量测的覆盖率和状态估计的准确率依靠量测的冗余度，信息阵的角元素随着量测增多而增大，其逆矩阵则相反。从物理意义上说，即量测值越多，则误差越小，估计越精确。当缺少测点时，状态估计会根据量测转化的原理进行可观测性分析，对于不能推出的测点，状态估计也能够自动添加伪量测值。但是，当量测覆盖率较低时，大片的测点都需要添加伪量测值，从而难以保证其值的准确性，也会影响状态估计迭代的收敛。

3 消除网络模型偏差的主要措施

3.1 整个电力系统是从电厂经过变电站再到负荷的电力输送网络，不同的电压等级通过变压器相连，不同的厂站通过线路相连

建模前，首先要根据本级调度范围理清“网络建模”的范围，调度管辖范围内的电网都应该包括在“网络建模”范围内，非调度管辖范围的部分可以外推一层。

3.2 非调度管辖范围内的电网需要进行如下等值处理

（1）外网边界等值成机组。

（2）内网或下级联络的边界等值成负荷。

（3）能对本系统提供功率支持的外部线路等值成发电机，只从本系统吸收功率的外部线路等值成负荷。

（4）一般情况下，将220 kV以上的边界线路等值成发电机，110 kV及以下边界线路等值成负荷。

（5）对一些低压线路，如果对端厂站不建模，可直接将这些线路建成负荷。

（6）SCADA传来的遥测数据（有功、无功）没有统一的正负标准，不能正确表达潮流的方向，这将给状态估计、潮流计算带来很大的困扰。因此整理遥测极性，使SCADA遥测数据统一而合理，是建立正确网络模型的前提。

3.3 消除参数偏差的主要措施

由于计算时需要得到每一个电气节点的自导纳值和互导纳值，因此参与建模的各设备的参数必须保证其完整性和准确性，具体包括以下措施。

（1）加强对参数的维护和核查工作。

（2）加强参数管理工作，一旦因改造或运行方式改变等原因而导致参数改变，应及时通知PAS维护人员修改参数。

（3）利用状态估计结果校核参数。如果网络建模正确、实时数据核查正确，但状态估计结果与实时数据间存在较大偏差，就需考虑相关参数可能存在错误，应进行核实。

4 消除实时数据偏差的主要措施

作为状态估计的基础之一，遥信、遥测量测值对于状态估计结果起着决定性的作用，需要保证其准确性和完整性。

量测系统的主要问题有两个方面：量测错误和量测不完整。

对于量测错误问题，状态估计中的遥测预处理中给出了可疑数据的情况，我们可以利用线路首末端不平衡、母线注入不平衡等手段，进行相应排查，以确保其准确性。

对于量测质量差的测点，为了不影响实时计算的准确性，可在其修正前，将其屏蔽或者设置合适的伪量测，还可以暂时降低其权重，达到同样的效果。

对于量测不完整的情况，可以检查状态估计的覆盖率指标，并查看不可观测点列表。如果覆盖率低于100%，有不可观测点，说明存在关键量测点的缺失，这时我们应检查各前置通道，按照系统的提示补充相应的量测点。

5 状态估计不收敛的常规排查

引起状态估计不收敛常见的问题有电容器容量有误、线路电纳值出错、量测稀少和遥信、遥测预处理有错等。

（1）电容器容量有误、线路电纳值出错，如果太多的厂站无量测也有可能不收敛。迭代信息表中的信息一般能够提供帮助。

（2）遥信预处理和遥测预处理中的错误，绝大多数为实际遥测、遥信有误或连接关系有误，例如：对于线路或变压器功率不平衡，如果实际检查遥测无误，则有可能是参数不对；遥信预处理中的错误通常由断路器、隔离开关的类型错误引起。

应该指出，状态估计对基础自动化信息提出了更高的要求，只有当基础遥测和遥信布点全、差错少时，状态估计的准确率才会提高。

6 状态估计不准确时应注意的问题。

状态估计错误很多时，可先从末端厂站查起。也可先全部排除低电压等级的厂站，单独试验最高电压等级的厂站。再按电压等级顺序逐个加入被排除的厂站再检查结果。

多回线、环线上的潮流分布和线路的阻抗密切相关。如果线路参数不准确，计算结果和实际运行情况可能大相径庭，应尽量采用相对准确的实测值；另外，母线等遥信不正确也可能导致多回线上的计算结果不正确：对于母联/旁路、电容器断路器、双母线对应的两个断路器、无遥测线路（或变压器）的断路器，状态估计遥信预处理不能判断他们的正确位置，应该经常检查保证正确。

通道退出等原因导致全站无遥测、遥信的厂站，如果确实要参与计算而不能排除的，应通过人工设置，至少保证其遥信正确。

对于无法立刻改进错误的量测可以设置人工伪量测值，一旦量测恢复正常后，再取消人工伪量测点。

7 结论

为了提高状态估计的合格率，我们需建立正确、完整的电网模型，需在数据库中录入合理的设备参数，需SCADA系统提供高质量的实时量测，最重要的是要长期做好PAS系统的维护工作。

参考文献

[1]曹茂昇，高伏英.电网调度自动化主站维护[M].中国电力出版社，2010.

[2]黄韬，卢建刚，张辉.广东省调提高状态估计计算精度的措施[J].电网技术，2004（16）：78-81.

[3]应春晖.提高清远地调状态估计软件运行率的措施[J].广东电力，2007（8）：56-63.