本文關(guān)鍵詞：含新能源電力系統(tǒng)狀態(tài)估計研究現(xiàn)狀和展望，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第34卷第5期2014年5月

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電力自動化設(shè)備

Vol．34No．5May2014

含新能源電力系統(tǒng)狀態(tài)估計研究現(xiàn)狀和展望

趙俊博，張葛祥，黃彥全

（西南交通大學電氣工程學院，四川成都610031）

摘要：隨著新能源的并網(wǎng)，需要考慮新類型電源的特性對電力系統(tǒng)狀態(tài)估計器進行進一步研究。綜述了系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)處理、系統(tǒng)可觀測性方法；對新能源并網(wǎng)模型進行了詳細分類和概述；按照新能源并網(wǎng)方式對含新能源電力系統(tǒng)狀態(tài)估計方法進行分類和詳細分析；在對傳統(tǒng)不良數(shù)據(jù)檢測和辨識研究現(xiàn)狀進行總結(jié)的基礎(chǔ)上，分析了新能源并網(wǎng)后不良數(shù)據(jù)檢測與辨識所面臨的困難，，同時給出了可能的解決方法。最后對新能源并網(wǎng)建模、含新能源電力系統(tǒng)狀態(tài)估計算法、含新能源不良數(shù)據(jù)檢測與辨識中值得研究的方向進行了展望。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；新能源；并網(wǎng)；模型；狀態(tài)估計；可觀測性分析；不良數(shù)據(jù)辨識中圖分類號：TM73；TM744文獻標識碼：ADOI：10.39691／j.issn.1006-6047.2014.05.002

0引言

隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，常規(guī)化石能源供應不足

對電網(wǎng)造成較大的沖擊，并引發(fā)一系列的問題，如繼電保護［9］、電網(wǎng)的電壓和頻率穩(wěn)定等問題［10］，因此如何確保新能源安全有效地并網(wǎng)需要解決諸多問題，狀態(tài)估計便是其中之一。自從SchweppeF.C.［11］等人

首次提出電力系統(tǒng)狀態(tài)估計以來，電力系統(tǒng)狀態(tài)估計在電網(wǎng)監(jiān)控和控制中已成為一個重要功能。它的作用是對數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）提供的實時信息進行濾波，以提高數(shù)據(jù)精度，排除錯誤信息的干擾，從而得到電力系統(tǒng)實時狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，為能量管理系統(tǒng)（EMS）進行各種重要的控制提供數(shù)據(jù)支持，如電網(wǎng)的實時建模、潮流優(yōu)化、不良數(shù)據(jù)的檢測與辨識和基于電力系統(tǒng)狀態(tài)估計的可靠與安全性評估［12-13］。狀態(tài)估計問題的提出得到了國內(nèi)外諸多學者的廣泛關(guān)注，他們以數(shù)學、控制理論和其他新興理論為指導，結(jié)合電力系統(tǒng)本身的特點，在理論上進行了大量的研究，并取得了不少成果。文獻［12-18］從狀態(tài)估計算法、配電網(wǎng)狀態(tài)估計、數(shù)字信號處理技術(shù)在狀態(tài)估計中的運用、多區(qū)域狀態(tài)估計、微電網(wǎng)狀態(tài)估計等方面較為系統(tǒng)地綜述了1970年至2012年間各個時期電力系統(tǒng)狀態(tài)估計的研究進展，但是對于含新能源的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計研究還比較少。隨著近幾年來新能源逐步成為研究熱點，適用于新時期電網(wǎng)環(huán)境的狀態(tài)估計方法再次受到重視，并取得了一些成果，這些成果對于新能源并網(wǎng)對電網(wǎng)電壓水平、系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性、電能質(zhì)量的影響的研究具有積極意義，并指導能量管理中心、配電管理中心優(yōu)化調(diào)度和對電網(wǎng)的實時監(jiān)控，從而保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟地運行。

受此啟發(fā)，本文對近年來新能源并網(wǎng)模型、含新能源電力系統(tǒng)狀態(tài)估計模型、算法和不良數(shù)據(jù)處理等方面的研究成果進行比較詳盡的歸納，并提煉出與新時期狀態(tài)估計緊密相關(guān)的若干數(shù)學以及研究熱

的矛盾日益突出，環(huán)境污染問題越來越嚴重，開發(fā)和利用新能源有助于緩解能源供應和環(huán)境問題所帶來的壓力。近年來，新能源發(fā)電［1］及并網(wǎng)技術(shù)［2］、分布式發(fā)電［3-5］等逐漸成為業(yè)界研究的熱點。新能源主要包括風能、生物質(zhì)能、太陽能、地熱能等，是可循環(huán)利用的清潔能源。國際能源署（IEA）對2000年至2030年國際電力需求進行的研究表明，在2010年至2030年中新能源發(fā)電將比其他任何燃料發(fā)電都要增長更快，年增長速度近6%，其總發(fā)電量將增加5倍，到2030年，它將提供世界總電力需求的4.4%［4］。開發(fā)利用新能源是環(huán)境治理和生態(tài)保護的客觀要求，也是滿足人類社會可持續(xù)發(fā)展需要的選擇。

新能源、分布式能源滲透的不斷提高以及集中和分布式發(fā)電技術(shù)的不斷改進為新能源發(fā)電并網(wǎng)提供了有效的技術(shù)支持［6］。在我國，根據(jù)容量的不同，太陽能、風電等新能源并網(wǎng)形式呈現(xiàn)出多樣化，既有通過中高壓接入輸電網(wǎng)的并網(wǎng)方式，也有經(jīng)過低壓線路接入配電網(wǎng)的并網(wǎng)方式。

新能源會在現(xiàn)在和將來的電力系統(tǒng)中扮演著越來越重要的角色，它的并網(wǎng)不僅能夠減少電網(wǎng)能量損失還能減少輸電線數(shù)量，提高經(jīng)濟效益［7-8］，然而具有波動性和間歇性的大規(guī)模新能源發(fā)電的并網(wǎng)會

收稿日期：2013-07-01；修回日期：2014-03-19

基金項目：國家自然科學基金資助項目（61170016，61373047）；教育部新世紀優(yōu)秀人才支持計劃研究項目（NCET-11-0715）及配套項目（SWJTU12CX008）；中央高校基本科研業(yè)務費專項資金資助項目（SWJTU11ZT07）

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

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