D5000系统状态估计应用研究

刘艳英 王治宇

摘要：由于国内经济水平的快速发展，在生活方面，民众对于电力资源的需求日渐增大，进而使得我国电力系统的规模将逐渐增大，怎么去科学性地对电力资源进行调度便是每一个电力工作者的主要使命，一種智能电网的大脑D5000系统便出现在人们眼前。想要使得D5000电力系统的高级应用功能得以实现，并且保证智能电网调度技术支持系统基础平台之中的每个应用的顺利完成，都有必要应用到电力系统状态估计功能。

1电力系统状态估计概念

电力系统状态估计，是电力系统调度中心的能量管理系统（EMS）的核心功能之一，其主要的功能是根据电力系统的各种量测信息，估计出电力系统当前的运行状态。另外，电力系统状态估计还使用了估计算法将已经坏掉的数据检查出来，然后清除这些数据，以求到达数据的统一性以及准确性，使得网络分析之时，有非常可靠的信息数据供其使用，为整个系统的运行起到保障作用。

2 D5000系统中状态评估的应用

在整个D5000系统之中状态评估所起到的用处，包含了网络拓扑分析方面，根据遥信结果，确定网络拓扑，即节点-支路的连接关系;.根据遥测结果，估计系统的潮流分布，即节点电压，支路功率等，其结果符合电路定律;量测系统的分析方面;量测预检测方面，D5000系统状态估计计算方面以及对不良数据的检查与辨别方面。

（1）网络拓扑分析应用

D5000电力系统可以依据智能电网之中的节点-支路的连接关系以及断路器开合闸的状态，完成D5000系统状态估计所需要的计算模型。对网络拓扑的连接进行分析，根据智能电网之中的节点-支路的连接关系以及断路器开合闸的状态，将那些连接在一处的节点合并进母线的计算之中，最终用计算母线来代表智能电网的拓扑结构连接关系。对智能电网设备的带电状态进行分析，再依照这些设备的拓扑连接关系与其带电状态分为含源电气岛与不含源电气岛;可以对背靠背直流换流站进行拓扑分析。

（2）量测系统分析

电力系统的量测分为遥测和遥信两种。遥测是模拟量的量测结果，包括支路功率、支路电流等。遥信是开关量的量测结果，即开关（断路器）或刀闸的开合状态，变压器的档位等。

想要判断智能电网的遥测量与遥信量是否符合D5000系统状态估计的计算要求，就有必要分析智能电网的可观测性。其具体的内容是：对智能电网的量测配置进行分析，将智能电网中可观测到的地方与无法观测到的地方进行区分;智能电网中无法观测到的地方便会形成伪量测;若是智能电网的配置不符合D5000系统状态估计的计算要求，那么D5000系统状态估计将会为智能电网提供无法观测的地方的量测配置方案，使得智能电网的配置满足计算条件。

（3）量测预检测应用

量测预检测，指的是D5000电力系统之中进行的网络拓扑分析，将量测之中的错误确定了下来，然后在D5000系统状态估计计算之前开始针对量测的量进行检测分析。量测预检测主要的作用：对母线以及厂站的功率量测总和进行检查，判断其是否符合平衡要求;对线路量测、母线电压量测以及变压器功率量测进行检查，判断其是否已经超过了极限;对开关的遥信状态进行检查，判断其是否存在错误。

（4）系统状态估计计算

D5000电力系统状态估计的计算涉及到智能电网拓扑连接关系、智能电网的设备参数以及量测的实际数据;通过这些数据与关系将智能电网的相角以及母线电压的估计值计算出来，还将每个量测的最佳估计值计算出来，以此来为达到所有高级应用功能提供一定的基础。

（5）不良数据的检测和辨识

D5000电力系统通过状态估计算法将量测的估计数值计算出来，然后利用量测突变以及残差分析方法对量测估计值进行检测，最终得到不良数据。

1）量测数据检测辨识

D5000系统中的不良数据的产生原因是因为某个测量环节或者是某厂站通信的通道又或者是某个设备出现故障所导致的，然而，已经坏掉的数据其误差是非常之大的，其余的测量数据还是比较好的，不过也要筛选及甄别这些数据。

2）拓扑结构性错误辨识

D5000系统之中存在两种类型的结构性错误，其一是D5000系统接线的改变然而遥信系统出现异常状况;其二是D5000系统接线未产生变化但遥信信息却出现错误。D5000系统的状态估计辨识的具体步骤是：第一，根据遥信信息计算出估计值;第二，跟保存起来的D5000系统接线相比较;第三，如果出现错误，就应该根据接线对之前的模型进行改正，然后重新开始状态估计;第四，把这次得到的数据跟之前比较之差小于规定值的这种情况之下，如果先前的判断出现了错误，那么就表明D5000系统的结构没有出现错误，而是系统的遥信信息出现了错误;如果先前的判断是对的，那么就应该判断计算D5000系统状态估计值是否合格，如果是不合格的，那么就能够肯定出现错误的线路路段。

（6）参数估计应用

如果智能电网的量测质量是比较好的，量测配置又有足够冗余度的时候，D5000电力系统能够将较为可疑的参数辨识出来，能够估计出设备的参数，为系统提供准确的参数估计数值，还能够对线路、变压器的分接头位置等设备参数进行参数估计。

（7）考核统计应用

D5000电力系统要进行一次状态估计计算的时间间隔为0～5s，可以计算D5000系统状态估计的实用运行指标，还把每一次的D5000系统状态估计计算的运行指标储存进数据库内。年、月、日运行的分析包含了系统遥测估计合格率、电压残差均值、系统估计可使用率等。

总结

D5000系统状态估计电力系统调度中心的能量管理系统的核心功能，它为自动化电压控制、运行工作人员潮流等其他智能电网应用提供一定的基础。让智能电网应用软件更为实用的重点是提升D5000系统遥测估计的合格率。想要将智能电网的接线方式与运行状态确定下来，就需得通过数据采集和监控、、监视控制系统的数据采集、遥信信息以及实时遥测来完成，并且还可以构建网络的模型，将不良数据检测出来，对量测点的不足之处进行补充，进而达到提升整个网络可观测水平的目的。

参考文献

[1]潘峰.大连D5000调控系统潮流仿真模块应用研究[D].大连理工大学，2016.

[2]田霖，崔敬伟.D5000系统在电网的应用分析[J].科技与企业，2014，22：69.