含新能源电力系统状态估计研究现状和展望_赵俊博

  本文关键词：含新能源电力系统状态估计研究现状和展望，由笔耕文化传播整理发布。

第34卷第5期2014年5月

ElectricPowerAutomationEquipment

电力自动化设备

Vol．34No．5May2014

含新能源电力系统状态估计研究现状和展望

赵俊博，张葛祥，黄彦全

（西南交通大学电气工程学院，四川成都610031）

摘要：随着新能源的并网，需要考虑新类型电源的特性对电力系统状态估计器进行进一步研究。综述了系统拓扑结构处理、系统可观测性方法；对新能源并网模型进行了详细分类和概述；按照新能源并网方式对含新能源电力系统状态估计方法进行分类和详细分析；在对传统不良数据检测和辨识研究现状进行总结的基础上，分析了新能源并网后不良数据检测与辨识所面临的困难，，同时给出了可能的解决方法。最后对新能源并网建模、含新能源电力系统状态估计算法、含新能源不良数据检测与辨识中值得研究的方向进行了展望。

关键词：电力系统；新能源；并网；模型；状态估计；可观测性分析；不良数据辨识中图分类号：TM73；TM744文献标识码：ADOI：10.39691／j.issn.1006-6047.2014.05.002

0引言

随着世界经济的发展，常规化石能源供应不足

对电网造成较大的冲击，并引发一系列的问题，如继电保护［9］、电网的电压和频率稳定等问题［10］，因此如何确保新能源安全有效地并网需要解决诸多问题，状态估计便是其中之一。自从SchweppeF.C.［11］等人

首次提出电力系统状态估计以来，电力系统状态估计在电网监控和控制中已成为一个重要功能。它的作用是对数据采集与监控系统（SCADA）提供的实时信息进行滤波，以提高数据精度，排除错误信息的干扰，从而得到电力系统实时状态数据库，为能量管理系统（EMS）进行各种重要的控制提供数据支持，如电网的实时建模、潮流优化、不良数据的检测与辨识和基于电力系统状态估计的可靠与安全性评估［12-13］。状态估计问题的提出得到了国内外诸多学者的广泛关注，他们以数学、控制理论和其他新兴理论为指导，结合电力系统本身的特点，在理论上进行了大量的研究，并取得了不少成果。文献［12-18］从状态估计算法、配电网状态估计、数字信号处理技术在状态估计中的运用、多区域状态估计、微电网状态估计等方面较为系统地综述了1970年至2012年间各个时期电力系统状态估计的研究进展，但是对于含新能源的电力系统状态估计研究还比较少。随着近几年来新能源逐步成为研究热点，适用于新时期电网环境的状态估计方法再次受到重视，并取得了一些成果，这些成果对于新能源并网对电网电压水平、系统暂态稳定性、电能质量的影响的研究具有积极意义，并指导能量管理中心、配电管理中心优化调度和对电网的实时监控，从而保证系统安全、稳定和经济地运行。

受此启发，本文对近年来新能源并网模型、含新能源电力系统状态估计模型、算法和不良数据处理等方面的研究成果进行比较详尽的归纳，并提炼出与新时期状态估计紧密相关的若干数学以及研究热

的矛盾日益突出，环境污染问题越来越严重，开发和利用新能源有助于缓解能源供应和环境问题所带来的压力。近年来，新能源发电［1］及并网技术［2］、分布式发电［3-5］等逐渐成为业界研究的热点。新能源主要包括风能、生物质能、太阳能、地热能等，是可循环利用的清洁能源。国际能源署（IEA）对2000年至2030年国际电力需求进行的研究表明，在2010年至2030年中新能源发电将比其他任何燃料发电都要增长更快，年增长速度近6%，其总发电量将增加5倍，到2030年，它将提供世界总电力需求的4.4%［4］。开发利用新能源是环境治理和生态保护的客观要求，也是满足人类社会可持续发展需要的选择。

新能源、分布式能源渗透的不断提高以及集中和分布式发电技术的不断改进为新能源发电并网提供了有效的技术支持［6］。在我国，根据容量的不同，太阳能、风电等新能源并网形式呈现出多样化，既有通过中高压接入输电网的并网方式，也有经过低压线路接入配电网的并网方式。

新能源会在现在和将来的电力系统中扮演着越来越重要的角色，它的并网不仅能够减少电网能量损失还能减少输电线数量，提高经济效益［7-8］，然而具有波动性和间歇性的大规模新能源发电的并网会

收稿日期：2013-07-01；修回日期：2014-03-19

基金项目：国家自然科学基金资助项目（61170016，61373047）；教育部新世纪优秀人才支持计划研究项目（NCET-11-0715）及配套项目（SWJTU12CX008）；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（SWJTU11ZT07）

ProjectsupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina（61170016，61373047），theProgramforNewCenturyExcellentTalentsinUniversity（NCET-11-0715）andSWJTUProject（SWJTU12CX008）andtheFundamentalResearchFundsfortheCentralUniversities（SWJTU11ZT07）

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