智能配电网状态估计与量测配置

论文摘要

高级配电运行（Advanced Distribution Operation,简称ADO）是智能电网的主要组成之一。ADO主要的功能是使系统可自愈。为了实现自愈,电网应具有灵活的可重构的配电网络拓扑和实时监视、分析系统目前状态的能力。配电快速仿真与建模（Distribution Fast Simulation and Modeling,简称DFSM）是ADO的核心软件,其中包括风险评估、自愈控制与优化等高级软件系统,为智能电网提供数学支持和预测能力,以期达到改善电网的稳定性、安全性、可靠性和运行效率的目的。配电网状态估计为DFSM的高级软件系统提供全面准确的实时数据,是DFSM的重要基础和研究难点之一。本文的主要工作如下:1、基于配电线路、配电变压器、并联电容器以及负荷等三相元件的详细数学模型和OpenDSS（Open-source Distribution System Simulator）软件平台建立了配电网的三相状态估计算法。该算法以节点电压的实部和虚部作为状态变量,计及了变压器或调压器的绕组连接组别和变压器的分接头,可以对三相不平衡状态进行估计。计算表明可获得较高的估计精度。2、利用Sherman-Morrison公式推导出了状态变量的方差和量测之间的数学关系表达式,并基于该表达式建立了新的量测评估和配置优化方法。同现有方法相比,该法避免了组合爆炸的产生,能够快速确定量测装置的类型和安装地点,在保证状态估计精度的条件下使得安装量测的费用最低。同时该方法具有优化结果好,理论依据明确的优点。从而为现有量测系统的评估和优化,以及新建配电网的量测配置规划提供了理论与技术支持。同时基于OpenDSS平台,使用VB语言实现了该量测评估和配置优化方法的编程。IEEE13节点和IEEE34节点的配网算例表明了该方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 配电网状态估计概况
• 1.3 配电网量测配置的研究现状
• 1.4 本文的主要任务
• 第二章 配电网元件的详细数学模型
• 2.1 引言
• 2.2 功率传输元件模型
• 2.2.1 线路三相模型
• 2.2.2 变压器三相模型
• 2.2.3 调压器三相模型
• 2.2.4 电容器三相模型
• 2.3 功率转换元件模型
• 2.3.1 负荷三相模型
• 2.3.2 电压源三相模型
• 2.4 系统的导纳矩阵
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于OpenDSS 的配电网状态估计
• 3.1 引言
• 3.2 电力系统状态估计原理
• 3.3 基于OpenDSS 的配电网状态估计
• 3.3.1 OpenDSS 简介
• 3.3.2 OpenDSS 与VBA 的接口设计
• 3.3.3 算法的主要步骤
• 3.3.4 量测函数和雅克比矩阵
• 3.4
• 3.5 算例分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 配电网的量测配置与优化方法
• 4.1 引言
• 4.2 量测评估指标的推导
• 4.2.1 状态估计误差
• 4.2.2 Sherman-Morrison 公式
• 4.2.3 量测量和状态估计误差的关系
• 4.3 选择量测配置方案的步骤
• 4.4 算例分析
• 4.4.1 IEEE13 节点配电网
• 4.4.2 IEEE34 节点配电网
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 1.IEEE 13 节点配电网算例数据
• 2.IEEE 34 节点配电网算例数据
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢