Способы использования синхронизированных векторных измерений в задаче оценивания состояния электрической сети

  • Илья Дмитриевич Поляков
  • Андрей Владимирович Паздерин
  • Пётр Иванович Бартоломей
Ключевые слова: оценивание состояния, УСВИ, линейное оценивание состояния, векторные измерения, поиск плохих данных, метод взвешенных наименьших квадратов, весовые коэффициенты измерений

Аннотация

В статье представлен обзор публикаций на тему использования информации от устройств синхронизированных векторных измерений в алгоритмах оценивания состояния электрической сети. На основе метода взвешенных наименьших квадратов рассмотрены способы включения синхронизированных векторных измерений в задачу оценивания состояния, проанализированы преимущества и недостатки каждого представленного подхода. Большое внимание в статье уделяется перспективам совместного оценивания телеметрической информации и данных от устройств синхронизированных векторных измерений, а также выполнения оценивания состояния только на основе синхронизированных векторных измерений. Проанализированы вычислительные трудности и другие препятствия, возникающие при использовании синхронизированных векторных измерений в задаче оценивания состояния, представлены различные способы решения существующих проблем в данной области. В силу кардинального отличия в точности данных, предоставляемых устройствами синхронизированных векторных измерений и классической измерительной аппаратурой, разбираются особенности выбора весовых коэффициентов измерений в задаче оценивания состояния. Выполнен обзор существующих подходов к определению весовых коэффициентов для синхронизированных векторных измерений, в том числе путем их расчета на базе имеющихся статистических данных.

Биографии авторов

Илья Дмитриевич Поляков

кандидат техн. наук, инженер кафедры автоматизированных электрических систем, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия.

Андрей Владимирович Паздерин

доктор техн. наук, профессор, заведующий кафедрой автоматизированных электрических систем, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия.

Пётр Иванович Бартоломей

доктор техн. наук, профессор, профессор кафедры автоматизированных электрических систем, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия

Литература

1. Гамм А.З. Статистические методы оценивания состояния электроэнергетических систем. М.: Наука, 1976, 220 с.
2. Zhu J., Abur A. Bad Data Identification When Using Phasor Measurements. – IEEE Lausanne Power Tech, 2007, pp. 1676–1681, DOI: 10.1109/PCT.2007.4538567.
3. Chen J., Abur A. Improved Bad Data Processing Via Strategic Placement of PMUs. – IEEE Power Engineering Society General Meeting, San Francisco, USA, 2005, pp. 2759–2763. DOI: 10.1109/PES.2005.1489694.
4. Göl M., Abur A. LAV Based Robust State Estimation for Systems Measured by PMUs. – IEEE Transactions on Smart Grid, 2014, vol. 5, No. 4, pp. 1808–1814, DOI: 10.1109/TSG.2014.2302213.
5. Göl M., Abur A. A Hybrid State Estimator for Systems with Limited Number of PMUs. – IEEE Transactions on Power Systems, 2015, vol. 30, No. 3, pp. 1511–1517, DOI: 10.1109/TPWRS.2014.2344012.
6. Kolosok I.N., Korkina E.S., Mahnitko A.E. Detection of Systematic Errors in PMU Measurements by the Power System State Estimation Methods. – 56th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON), 2015, DOI: 10.1109/RTUCON.2015.7343131.
7. Zhang J. et al. A Two-Stage Kalman Filter Approach for Robust and Real-Time Power System State Estimation. – IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2014, vol. 5, No. 2, pp. 629–636, DOI: 10.1109/TSTE.2013.2280246.
8. Ghahremani E., Kamwa I. Dynamic State Estimation in Power System by Applying the Extended Kalman Filter with Unknown Inputs to Phasor Measurements. – IEEE Transactions on Power Systems, 2011, vol. 26, No. 4, pp. 2556–2566, DOI: 10.1109/TPWRS.2011.2145396.
9. Zivanovic R., Cairns C. Implementation of PMU Technology in State Estimation: an Overview. – IEEE. AFRICON ’96, 1996, vol. 2, pp. 1006–1011, DOI: 10.1109/AFRCON.1996.563034.
10. Бартоломей П.И., Семененко С.И. Оптимизация состава традиционных и высокоточных синхронизированных векторных измерений для ускоренной оценки состояния ЭЭС. – Электроэнергия. Передача и Распределение, 2019, вып. 1 (52), c. 128–133.
11. Zhou M. et al. An Alternative for Including Phasor Measurements in State Estimators. – IEEE Transactions on Power Systems, 2006, vol. 21, No. 4, pp. 1930–1937, DOI: 10.1109/TPWRS. 2006.881112.
12. Phadke A.G. et al. Recent Developments in State Estimation with Phasor Measurements. – IEEE/PES Power Systems Conference and Exposition, Seattle, USA, 2009, DOI: 10.1109/PSCE.2009.4839954.
13. Yang T., Sun H., Bose A. Transition to a Two-Level Linear State Estimator. Part I: Architecture. – IEEE Transactions on Power Systems, 2011, vol. 26, No. 1, pp. 46–53, DOI: 10.1109/TPWRS.2010.2050078.
14. Yang T., Sun H., Bose A. Transition to a Two-Level Linear State Estimator. Part II: Algorithm. – IEEE Transactions on Power Systems, 2011, vol. 26, No. 1, pp. 54–62, DOI: 10.1109/TPWRS.2010.2050077.
15. Joshi P.M., Verma H. Synchrophasor Measurement Applications and Optimal PMU Placement: A review. – Electric Power Systems Research, 2021, No. 199, DOI: 10.1016/J.EPSR.2021.107428.
16. Zhu J., Abur A. Effect of Phasor Measurements on the Choice of Reference Bus for State Estimation – IEEE Power Engineering Society General Meeting, 2007, DOI: 10.1109/PES.2007.386175.
17. Abur A. Impact of Phasor Measurements on State Estimation. – International Conference on Electrical and Electronics Engineering (ELECO), 2009, DOI: 10.1109/ELECO.2009.5355207.
18. Ree J.D.L. et al. Synchronized Phasor Measurement Applications in Power Systems. – IEEE Transactions on Smart Grid, 2010, DOI: 10.1109/TSG.2010.2044815.
19. Abur A., Gomez-Exposito A. Power System State Estimation: Theory and Implementation, 2004, vol. 24, DOI: 10.1201/9780203913673.
20. De la Villa Jaén A. et al. Tuning of Measurement Weights in State Estimation: Theoretical Analysis and Case Study. – IEEE Transactions on Power Systems, 2018, vol. 33, No. 4, pp. 4583–4592, DOI: 10.1109/TPWRS.2017.2786403.
21. Zhong S., Abur A. State Estimator Tuning for PMU Measurements. –North American Power Symposium, 2011, DOI: 10.1109/NAPS.2011.6025196.
22. Zhong S., Abur A. Auto Tuning of Measurement Weights in WLS State Estimation. – IEEE Transactions on Power Systems, 2004, vol. 19, No. 4, pp. 2006–2013, DOI: 10.1109/TPWRS.2004.836182.
#
1. Gamm A.Z. Statisticheskie metody otsenivaniya sostoyaniya elektroenergeticheskih sistem (Statistical Methods for Assessing the State of Electric Power Systems). М.: Nauka, 1976, 220 p.
2. Zhu J., Abur A. Bad Data Identification When Using Phasor Measurements. – IEEE Lausanne Power Tech, 2007, pp. 1676–1681, DOI: 10.1109/PCT.2007.4538567.
3. Chen J., Abur A. Improved Bad Data Processing Via Strategic Placement of PMUs. – IEEE Power Engineering Society General Meeting, San Francisco, USA, 2005, pp. 2759–2763. DOI: 10.1109/PES.2005.1489694.
4. Göl M., Abur A. LAV Based Robust State Estimation for Systems Measured by PMUs. – IEEE Transactions on Smart Grid, 2014, vol. 5, No. 4, pp. 1808–1814, DOI: 10.1109/TSG.2014.2302213.
5. Göl M., Abur A. A Hybrid State Estimator for Systems with Limited Number of PMUs. – IEEE Transactions on Power Systems, 2015, vol. 30, No. 3, pp. 1511–1517, DOI: 10.1109/TPWRS.2014.2344012.
6. Kolosok I.N., Korkina E.S., Mahnitko A.E. Detection of Systematic Errors in PMU Measurements by the Power System State Estimation Methods. – 56th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON), 2015, DOI: 10.1109/RTUCON.2015.7343131.
7. Zhang J. et al. A Two-Stage Kalman Filter Approach for Robust and Real-Time Power System State Estimation. – IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2014, vol. 5, No. 2, pp. 629–636, DOI: 10.1109/TSTE.2013.2280246.
8. Ghahremani E., Kamwa I. Dynamic State Estimation in Power System by Applying the Extended Kalman Filter with Unknown Inputs to Phasor Measurements. – IEEE Transactions on Power Systems, 2011, vol. 26, No. 4, pp. 2556–2566, DOI: 10.1109/TPWRS.2011.2145396.
9. Zivanovic R., Cairns C. Implementation of PMU Technology in State Estimation: an Overview. – IEEE. AFRICON ’96, 1996, vol. 2, pp. 1006–1011, DOI: 10.1109/AFRCON.1996.563034.
10. Bartolomey P.I., Semenenko S.I. Elektroenergiya. Peredacha i Raspredelenie – in Russ. (Electric Power. Transmission and Distri-bution), 2019, iss. 1 (52), pp. 128–133.
11 Zhou M. et al. An Alternative for Including Phasor Measure-ments in State Estimators. – IEEE Transactions on Power Systems, 2006, vol. 21, No. 4, pp. 1930–1937, DOI: 10.1109/TPWRS.2006.881112.
12. Phadke A.G. et al. Recent Developments in State Estimation with Phasor Measurements. – IEEE/PES Power Systems Conference and Exposition, Seattle, USA, 2009, DOI: 10.1109/PSCE.2009.4839954.
13. Yang T., Sun H., Bose A. Transition to a Two-Level Linear State Estimator. Part I: Architecture. – IEEE Transactions on Power Systems, 2011, vol. 26, No. 1, pp. 46–53, DOI: 10.1109/TPWRS.2010.2050078.
14. Yang T., Sun H., Bose A. Transition to a Two-Level Linear State Estimator. Part II: Algorithm. – IEEE Transactions on Power Systems, 2011, vol. 26, No. 1, pp. 54–62, DOI: 10.1109/TPWRS.2010.2050077.
15. Joshi P.M., Verma H. Synchrophasor Measurement Applications and Optimal PMU Placement: A review. – Electric Power Systems Research, 2021, No. 199, DOI: 10.1016/J.EPSR.2021.107428.
16. Zhu J., Abur A. Effect of Phasor Measurements on the Choice of Reference Bus for State Estimation – IEEE Power Engineering Society General Meeting, 2007, DOI: 10.1109/PES.2007.386175.
17. Abur A. Impact of Phasor Measurements on State Estimation. – International Conference on Electrical and Electronics Engineering (ELECO), 2009, DOI: 10.1109/ELECO.2009.5355207.
18. Ree J.D.L. et al. Synchronized Phasor Measurement Applications in Power Systems. – IEEE Transactions on Smart Grid, 2010, DOI: 10.1109/TSG.2010.2044815.
19. Abur A., Gomez-Exposito A. Power System State Estimation: Theory and Implementation, 2004, vol. 24, DOI: 10.1201/9780203913673.
20. De la Villa Jaén A. et al. Tuning of Measurement Weights in State Estimation: Theoretical Analysis and Case Study. – IEEE Transactions on Power Systems, 2018, vol. 33, No. 4, pp. 4583–4592, DOI: 10.1109/TPWRS.2017.2786403.
21. Zhong S., Abur A. State Estimator Tuning for PMU Measurements. – North American Power Symposium, 2011, DOI: 10.1109/NAPS.2011.6025196.
22. Zhong S., Abur A. Auto Tuning of Measurement Weights in WLS State Estimation. – IEEE Transactions on Power Systems, 2004, vol. 19, No. 4, pp. 2006–2013, DOI: 10.1109/TPWRS.2004.836182.
Опубликован
2023-04-13
Раздел
Статьи