高等电力系统分析第二章

1. 什么是电力系统状态估计和可观察性。 电力系统状态估计：对给定的系统结构及量测配置，在量测量有误差的情况下，通过计 算得到可靠地并且位数最少的状态变量值 各母线上的电压相角与模值及各元件上的潮流。当收集到的量测量通过量测方程能够覆盖所有母线的电压幅值和相角时，则通过状态估 计可以得到这些值，称该系统是可观测的，每一时刻的测量量维数至少应该与状态量的维数 相等。2. 电力系统状态估计的作用。 提高数据精度，去除不良数据 计算出难以测量的电气量，相当于补充了量测量。 状态估计为建立一个高质量的数据库提供数据信息，以便于进一步实现在线潮流、安全 分析及经济调度等功能。3. 运行状态估计必须具备什么基本条件？ 实现状态估计需要的条件：1. 量测冗余度：量测冗余度是指量测量个数m与待估计的状态量个数n之间的比值m/n。 系统冗余度越高，对状态估计采用一定的估计方法排除不良数据以及消除误差影响就越好。 冗余量测的存在是状态估计可以实现提高数据精度的基础。2. 分析系统可观性：当收集到的量测量通过量测方程能够覆盖所有母线的电压幅值和相 角时，则通过状态估计可以得到这些值，称该系统是可观测的。4. 状态估计与常规潮流计算的区别和联系？ 潮流计算方程式的数目等于未知数的数目。而状态估计的测量向量的维数一般大于未知状态向量的维数，即方程数的个数多于未知数的个数。其中，测量向量可以是节点电压、节 点注入功率、线路潮流等测量量的任意组合。两者求解的数学方法也不同。潮流计算一般用牛顿-拉夫逊法求解 个非线性方程组。 而状态估计则是根据一定的估计准则，按估计理论的方法求解方程组状态估计中的“估计”不意味着不准确，相反，对于实际运行的系统来说，不能认为潮 流计算是绝对准确的，而状态估计的值显然更准确。状态估计可认为是一种广义潮流，而常规潮流计算是一种狭义潮流，及状态估计中 m=n 的特例。5. 数学期望，测量误差，状态估计误差和残差的概念？ 数学期望：统计数据的平均值。状态估计误差：状态量的估计值与真值之间的误差。.状态估计的误差为x-X，可得x 一 X = 一刀(x)H t (x)R-1 z 一 h(x).测量误差：卩=z-h(x).残差：量测量与量测估计值之差z-z。6. 电力系统的配置。P1157. 简明扼要的填写下表。物理量服从分布数学期望方差协方差状态估计误 差正态分布0(HtR-iH )-i 对角元(HtR-i H )-i量测估计误 差正态分布0H(HtR-iH)-iHt 对角元H ( HtR-i H )-i Ht残差正态分布0WR = R H ( HtR-iH )-1 Ht 对角元WR = R - H(HtR-iH)-i加权残差正态分布0w =JRTwJR 对角W元w =4R!w4RW标准化残差标准正态分 布01JdiwrTDT目标函数X 2分布K (测量 冗余度)2K8. 利用残差检测不良数据的方法有哪些？比较这几种方法的特点？(1) J(x)检测法( 2 )加权残差检测法( 3)标准化残差检测法以上三种检测方法的共同特点是利用采样的残差信息来检测不良数据，其检测效果与 阈值的选择有关，当阈值较低时，检测不良数据的能力较强，但是过低的阈值又会使误检率 增大。J (X)检测法是一种总体型的检测，它能测知不良数据是否存在，但不能知道哪一个是 不良数据。在系统规模较大及冗余度大的情况下，个别不良数据对J(x)的影响相对减小， 从而使检测的灵敏度较低。加权残差检测法与标准化残差检测法与系统大小无关，它取决于加权残差灵敏度矩阵或标准 化残差灵敏度矩阵的对角元素。当测量系统完善，冗余度越大，则对角元素越占优势，检测 不良数据越灵敏。在冗余度为m/n=23时，标准化残差检测法比加权残差检测法在灵敏度 方面更优越，但是标准化残差检测法需付出计算D的代价，在冗余度更高时这两种方法的 效果相近9. 什么是残差污染和残差淹没？ 除了不良数据点的残差超过检测阈值外，一些正常测点的残差也超过阈值，这种现象称为残差污染有多个不良数据时，由于相互作用可能导致部分或全部不良数据测点上的残差近于正常残差现象，这称为残差淹没。10. 电力系统运行状态有几种？各种运行状态的特征分别是什么？相互间如何让转换？电力系统运行状态用四种状态来描述：a) 安全正常状态b) 不安全正常状态c) 紧急状态d) 恢复状态电力系统正常运行时应同时满足等式和不等式两种约束条件。这时处于运行的正常状态安全正常状态：已处于正常状态的电力系统，在承受一个合理的预想事故集(contingency set)的扰动之后，如果仍不违反等约束及不等约束。不安全正常状态：如果运行在正常状态下的电力系统，在承受规定预想事故集的扰动过 程中，只要有一个预想事故使得系统不满足运行不等式约束条件。 紧急状态：运行在只满足等式约束条件但不满足不等式的状态。恢复状态：系统可能不满足等式约束，而满足不等式约束，或一部分满足约束，另一部 分不满足。校正控制紧急控制恢复控制紧急状态恢复状态偶然事件状态转移安全控制状态转移图3-1 电力系统运行状态分类及其转化过程11. Ward 等值步骤，并解释什么是边界节点？形成Ward等值的步骤：(1) 选取一种有代表性的基本运行方式，通过潮流计算确定全网络各节点的复电压(2) 选取内部系统的范围和确定边界节点，然后对下列矩阵进行高斯消元。Y Y尹寸B目的：消去外部系统，保留边界节点，得到仅含边界节点的外部等值导纳BE BB阵：Y Y Y -iYBB BE EE EB(3) 根据式(7)计算出分配到边界节点上的注入功率增量，并将其加到边界节点原有注 入上，得到边界节点的等值注入PEQ, QEQ。ii边界系统是指内部系统与外部系统相联系的边界点(或边界母线)。12. 为什么采用常规的Ward等值后，无功潮流误差比有功潮流大？有什么改进措施？ 等值后的并联支路，代表了从边界节点看出去的外部网络对地电容和补偿并联支路。因 为外部网络的串联阻抗值较小，所以外部系统的并联支路有集聚于边界节点的趋势。在大互 联系统中，大量的对地电容的集中，当边界节点电压微小变化，导致并联支路无功功率显著 增加。改进措施：等值时尽量不用并联支路，而通过求边界的等值注入来计及影响。考虑并联 支路聚集效应。13. 静态安全分析的工作过程？预想事故自动选择的实用价值？静态安全评估步骤：1）确定预想事故集2）预想事故选择（ACS）运用开断模拟算法，计算预想事故的行为指标，并预想事故的自动排序进行。3）确定需要详细分析的。4）对选出的预想事故用交流潮流进行校验。ACS 算法具有实用价值必须具有的几个条件：（ 1）从计算时间的得失效果上来看，采用 ACS 算法后应当是有利的。（2）ACS算法的实用价值可用俘获率来衡量（3）ACS 算法应避免发生遮蔽现象或不致因遮蔽现象而降低俘获率。