WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

где - матрица Якоби, вычисленная на i–той итерации.

Процедура ОС включает в себя решение следующих основных задач:

  • формирование текущей расчетной схемы по данным ТС,
  • анализ наблюдаемости,
  • выявление грубых ошибок в ТИ или обнаружение плохих данных (ОПД),
  • фильтрация случайных погрешностей ТИ (получение их оценок),
  • дорасчет неизмеренных переменных.

Основные проблемы, возникающие при решении задачи ОС, связаны с низким качеством измерительной информации, поступающей от системы SCADA, в результате чего полученные оценки имеют низкую точность, и невысокой избыточностью измерений, приводящей к тому, что часть схемы может оказаться ненаблюдаемой. При условии избыточности измерений, то есть, когда m>2n-1 (где m - число измерений), при решении задачи ОС могут быть применены контрольные уравнения.

Метод контрольных уравнений (КУ) разработан в ИСЭМ СО РАН. Контрольные Уравнения – это уравнения электрической цепи (2), в которые входят только измеренные переменные режима:

. (7)

При решении задачи ОС с помощью КУ последние выступают в качестве ограничений в виде равенств при минимизации целевой функции (1). В этом случае задача ОС решается непосредственно в координатах вектора измеренных переменных, что дает ряд преимуществ по сравнению с постановкой (5): позволяет снизить искажение результатов ОС, вызванное эффектом «размазывания» ошибок, алгоритмы ОС по КУ менее трудоемки и имеют высокое быстродействие, так как порядок системы КУ как правило существенно ниже, чем порядок исходной системы (2). Полученные КУ позволяют априори обнаружить плохие данные перед выполнением процедуры ОС, при этом одновременно выявляются все идентифицируемые ошибочные измерения без повторения процедуры ОС.

КУ, предложенные первоначально для выявления грубых ошибок в ТИ, в дальнейшем нашли свое применение для решения практически всех задач, решаемых при ОС. Но при использовании метода КУ сохраняются проблемы, связанные с низкой избыточностью ТИ и невысокой точностью оценок.

Использование измерений комплексных электрических величин, поступающих от PMU, позволяет существенно улучшить свойства решения задачи ОС – решить ряд проблем, связанных с невысокой избыточностью и низкой точностью измерений, а также существенно повысить эффективность решения задачи ОС как в классической постановке, так и при использовании КУ.

Современная система сбора синхронизированных измерений переменных режима в ЭЭС и основанная на этих измерениях технология управления большими энергообъединениями – Wide Area Measurement&Control System (WAMS/WACS) – находит все более широкое применение в различных странах: в США установлено 140 PMU, в Италии – 30 PMU, в Китае – несколько сотен PMU и т.д. В России установлены 26 PMU (данные 2008г.).

Система WAMS (в России – СМПР) представляет собой комплекс устройств PMU, распределенных по объектам энергосистемы (подстанции, крупные узлы) и связанных Internet-каналами передачи данных с пунктами сбора информации – Phasor Data Concentrator (PDC) – (уровень «СО-РДУ» или «СО-ОДУ»), в свою очередь передающих ее в центр управления данными («СО-ЦДУ»). Самым важным из приложений WAMS-платформы является мониторинг ЭЭС, открывающий новые возможности при управлении ЭЭС, в частности, в тех областях, которые функционируют под разными SCADA\EMS-системами внутри взаимодействующих ЭЭС.

  • С помощью SMART-WAMS (российский аналог PMU) производится точная синхронная регистрация фаз и амплитуд токов и напряжений в ЭЭС с периодом 20 мс, присвоение каждому измерению метки времени с дискретностью 1 мс. В табл.1 представлено сравнение точностей измерений, получаемых от PMU разных производителей.

Таблица 1

Точности измерений устройств PMU

SMART-

WAMS

(Россия)

BEN6000

(Бельгия)

SEL 421

(США)

RES 521

(Швеция)

Arbiter

(США)

U, кВ

(0,3-0,5) %

0,1%

0,1%

0,1%

0,02%

Фазовый угол

(0,3-0,5) %

0,2%

0,2%

0,1%

0,03%

Уголмеждуи

Частота (Гц)

0,001

0,002

0,01

0,002

0,005

Погрешность

от GPS

20 мкс

50мкс

5 мкс

5 мкс

1 мкс

Приведенные показатели подтверждают, что точность измерений отечественных регистраторов практически не уступает точности зарубежных аналогов. Это позволяет надеяться, что с развитием производства отечественных PMU решение задачи ОС перейдет на новый качественный уровень. Применение в электроэнергетических приложениях новых синхронизированных измерений, имеющих более высокую точность по сравнению с традиционными SCADA-измерениями, позволит уточнить математическую модель ЭЭС и получить более точные результаты ОС.

Обзор зарубежного опыта применения PMU в задаче ОС позволяет сделать вывод о том, что данные PMU могут участвовать в задаче ОС и в сочетании с данными SCADA, и отдельно от них в моделях разной степени детализации (от эквивалентных схем крупных ЭЭС до моделей подстанций по каждой фазе отдельно). Специфика подхода к задаче ОС в данной работе состоит в том, что задача ОС рассматривается для схем крупных ЭЭС, сэквивалентированных до уровня напряжения не ниже 15кВ. Такие схемы, как правило, обеспечены телеизмерениями в объемах, дающих возможность проводить расчет режима ЭЭС методами ОС.

Во второй главе рассмотрены подходы к использованию измерений PMU при решении задачи ОС, а также способы задания измерений PMU в задачу ОС.

Возможны два подхода к использованию данных PMU при ОС:

1. Оценивание состояния только на основе данных PMU

Если для обеспечения наблюдаемости схемы энергосистемы имеется достаточное количество PMU, ОС можно проводить только на основе данных PMU. Вектор измерений в этом случае имеет вид:

, (8)

где – модули и фазы узловых напряжений в узлах установки PMU, – модули тока, – углы между током подходящей к узлу ветви и напряжением узла. В векторе состояния часть компонентов измерена, а часть – может быть вычислена через измеренные токи.

При решении задачи ОС в прямоугольных координатах модель измерений, (где, а – ошибки измерений имеющие нормальное распределение), становится линейной, а матрица Якобипостоянной. Оценки вектора состояния могут быть получены при решении уравнений:

(9)

без выполнения итераций.

Процесс вычислений упрощается, поскольку задача получения оценок становится линейной. За счет существенно более высокой точности измерений от PMU по сравнению с точностями традиционных ТИ повышаются точности оценок. Существенное преимущество решения задачи ОС только по данным PMU состоит в том, что нет необходимости приводить в соответствие по времени точки снятия данных PMU и SCADA.

Однако, при наличии иерархической структуры системы сбора данных «PMU-PDC-Центр Управления» возникают проблемы с передачей, хранением больших объемов данных и управлением ими. Кроме того, сами устройства PMU имеют высокую стоимость. Поэтому, несмотря на то, что к настоящему времени уже предложены подходы к решению проблемы расстановки PMU для обеспечения наблюдаемости ЭЭС по критерию минимизации количества и стоимости, все же решение проблемы ОС только на основе данных PMU выглядит на данный момент трудноосуществимым.

2. Оценивание состояния на основе совместного использования данных SCADA и PMU

SCADA-система имеет свои метки времени, присваиваемые срезам телеметрии от эталонного источника времени, который синхронизируется с внешним источником, как правило, это сигналы точного времени ретрансляционной сети. В будущем это могут быть сигналы от спутниковой системы GPS, тогда вопросы приведения в соответствие по времени измерений SCADA и PMU были бы решены технически.

Алгоритмически вопросы объединения данных SCADA и PMU решаются следующим образом. Измерения рассматриваются как дополнительные компоненты вектора измерений. Измерения можно выделить особо: они одновременно являются и компонентами вектора измерений, и измерениями компонент вектора состояния :

,,

где - ошибки измерений , имеющие нормальное распределение с нулевым математическим ожиданием и диагональными ковариационными матрицами дисперсий ошибок измерений компонент вектора состояния x, причем, измерения модулей напряжений от SCADA ранее уже использовались, но точность PMU-измерений модулей напряжений выше.

Постановка задачи ОС: по заданным найти оценки, минимизируя целевую функцию

(10)

Выражения для ковариационных матриц оценок вектора состояния при добавлении данных PMU в вектор измерений имеют вид:

(11), (12).

Присутствие диагональных матриц   и в (11,12) позволяет:

  • существенно снизить эффект "размазывания" ошибок измеренных переменных;
  • сохранить наблюдаемость ЭЭС (ненулевые значения критерия ) при изменении топологии сети;
  • обеспечить сохранение наблюдаемости ЭЭС при выпадении отдельных измерений углов, используя традиционные измерения – перетоки и инъекции;
  • при малом числе PMU определить, какое PMU на данном шаге наиболее эффективно,

а измерения и позволяют существенно улучшить обусловленность матрицы наблюдаемости.

Поэтому в данной работе рассматривается развитие методов ОС при совместном использовании данных SCADA и PMU.

Способы задания измерений PMU в задачу ОС.

Возможны различные способы использования данных, полученных от PMU, при решении задачи ОС:

  1. непосредственное использование в качестве измерений модулей и фаз напряжений в узлах установки PMU и комплексов токов по отходящим ветвям;
  2. использование модулей и фаз напряжений в узлах установки PMU, а также вычисленных по измерениям комплексов токов псевдоизмерений и в смежных узлах, так называемые «расчетные» PMU;
  3. в виде псевдоизмерений перетоков, вычисленных на основе векторных измерений из выражений

, (13)

. (14)

Для определения точности «расчетного» PMU используем уравнение электрической цепи, связывающее, например, измерения модулей напряжений в узлах по концам ветви:

. (15)

Из этого уравнения можно определить псевдоизмерение напряжения в узле j, вычисленное через измерения от PMU, установленного в узле i.

Так как ошибки измерений носят случайный характер и имеют нормальное распределение, где - входящий в уравнение параметр режима, то дисперсия суммы нормально распределенных величин равна алгебраической сумме дисперсий этих величин,

, (16)

где - коэффициент, с которым i-тый параметр режима входит в (15). Из (16) можно определить дисперсию псевдоизмерения напряжения «расчетного» PMU.

В табл.2 приведены результаты определения точности «расчетных» PMU в узлах 1, 2, 4 на концах линий, инцидентных узлу 3, в котором установлено PMU (рис.1).

Таблица 2

Определение точности «расчетных» PMU

Линии

от PMU

r

x

I

,

рад

3-1

0,9

7,06

0,475

0,318

3-2

0,08

0,54

0,301

0,054

3-4

0,45

5,29

1,099

0,11

По данным табл.1 для SMART-WAMS при измерении кВ была определена его погрешность и дисперсия. Затем рассчитаны модули и углы токов в линиях и дисперсии тока (табл.2). Погрешность измерения фазового угла тока составляет =0,001745 радиан, поэтому для всех линий. Затем по (16) определены дисперсии измерений для «расчетных» PMU.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»