电力系统状态估计研究综述
摘要：电力系统状态估计是当代电力系统能量管理系统(EMS)的重要组成部分。本文介绍了电力系统状态估计的概念、数学模型，阐述了状态估计的必要性及其作用，系统介绍了状态估计的研究现状，最后对状态估计的研究方向进行了展望。关键词：电力系统；状态估计；能量管理系统
0 引言
状态估计是当代电力系统能量管理系统(EMS)的重要组成部分, 尤其在电力市场环境中发挥更重要的作用。它是将可用的冗余信息(直接量测值及其他信息)转变为电力系统当前状态估计值的实时计算机程序和算法。准确的状态估计结果是进行后续工作(如安全分析、调度员潮流和最优潮流等)必不可少的基础。随着电力市场的发展，状态估计的作用更显重要[1]。
状态估计的理论研究促进了工程应用，而状态估计软件的工程应用也推动了状态估计理论的研究和发展。迄今为止，这两方面都取得了大量成果。然而，状态估计领域仍有不少问题未得到妥善解决，随着电力系统规模的不断扩大，电力工业管理体制向市场化迈进，对状态估计有了新要求，各种新技术和新理论不断涌现，为解决状态估计的某些问题提供了可能。本文就电力系统状态估计的研究现状和进一步的研究方向进行了综合阐述。
1 电力系统状态估计的概念
1.1电力系统状态估计的基本定义
状态估计也被称为滤波，它是利用实时量测系统的冗余度来提高数据精度，自动排除随机干扰所引起的错误信息，估计或预报系统的运行状态(或轨迹)。状态估计作为近代计算机实时数据处理的手段，首先应用于宇宙飞船、卫星、导弹、潜艇和飞机的追踪、导航和控制中。它主要使用了六十年代初期由卡尔曼、布西等人提出的一种递推式数字滤波方法，该方法既节约内存，又大大降低了每次估计的计算量[2,4]。
电力系统状态估计的研究也是由卡尔曼滤波开始。但根据电力系统的特点，即状态估计主要处理对象是某一时间断面上的高维空间(网络)问题，而且对量测误差的统计知识又不够清楚，因此便于采用基于统计学的估计方法如最小方差估计、极大验后估计、极大似然估计等方法，目前很多电力系统实际采用的状态估计算法是最小二乘法。
1.2电力系统状态估计的数学模型
状态估计的数学模型是基于反映网络结构、线路参数、状态变量和实时量测之间相互关系的量测方程：
z+
=)
(
h
v
x
其中z是量测量；x是状态变量，一般是节点电压幅值和相位角；v是量测误差；z和v都是随机变量。
状态估计器的估计准则是指求解状态变量x的原则, 电力系统状态估计器采用的估计准则大多是极大似然估计, 即求解的状态变量x*使量测值z被观测到的可能性最大, 用数学语言描述, 即：
z
f
x
f=
z
(x
,
)]
,
(
*)
max[
其中f(z)是z的概率分布密度函数[3]。
2 电力系统状态估计的必要性及作用
2.1电力系统状态估计的必要性
电力系统调度中心都配有电网自动监控系统，它的一个重要的功能就是收集电力系统的实时数据、建立起可靠而完整的实时信息库。信息库包含两类数据，一类是结构参数数据，另一类是运行参数数据。结构参数包括电网结线方式及线路、设备的参数，如电网结线图、线路阻抗等，这些参数是按照计划设计的，不存在“估计”的问题。运行参数包括电压、电流、有功功率、无功功率等，它们随着负荷的变化而不断变化，可以通过远动装置传送到调度中心。运行参数就是状态估计的对象[2,5]。
通过数据采集、远动通道、转换机构传送到调度中心的数据，称为远动数据，单纯依靠远动数据，还不足以满足电网调度的要求，因为远动数据本身有这样几个缺点：
(l)远动数据缺乏“自补性”，即远动数据并不包含电网的所有参数，只是采集了电网的部分数据。如果将电网的每个参数都运用通道进行传输，对大电网来说，会造成实时数据采集投资过大，得不偿失。而通过对实时数据的处理与计算，可以得到更多的运行参数，从而对电网运行进行更全面的分析。
(2)远动数据不同程度地存在误差。电力系统运行状态的数据通过传感器、远动通道及远动装置传送到调度中心，其中每一个环节都有可能因干扰或设备性能、系统故障等原因造成数据误差，少数数据的相对误差甚至达到20%以上，超出了随机误差的范围，这些数据称为坏数据。
(3)远动数据缺乏“自我纠正”的能力，单纯的远动系统并不能把错误数据识别出来并加以纠正，这就是缺乏“自动修正”的能力。在只装备了远动系统的情况下，要依靠调度人员的经验对数据的误差加以修正，儿乎是不可能的。由人工进行处理的数据即使数量很小，其速度之慢和准确性之低都远远满足不了实时调度的要求。因此在调度中心有必要对所收集到的数量十分庞大的远动数据进行科学的处理，以求得对当前的电力系统运行状态有一个确定的较为准确的监视与分析。
鉴于上述原因，十分有必要在电力系统数据量测一传送一处理的环节中加入状态估计。
2.2电力系统状态估计的作用
电力系统状态估计程序在电力系统调度系统中的作用示意图如图1。由该图可以看出一个远方的遥测量要经过许多环节才能到达电力系统调度中心。例如图上所示的一个功率量测值，首先要由量测器(电压互感器和电流互感器)测得电压和电流，通过功率变换器将两者相乘并变换到统一规格的信号电压，再由模/数转换器转化为数字编码，由远动通道送到调度中心，再通过接口进入计算机。电力系统状态估计程序(按硬件的说法成为状态观测器或滤波器)的主要功能是[2]：(l)根据量测量的精度(加权)和基尔霍夫定律(网络方程)按最佳估计准则(一般为最小二乘准则)对生数据进行计算，得到最接近于系统真实状态的最佳估计值。所以通过状态估计可以提高数据精度。
(2)对生数据进行不良数据的检测与辨识，删除或改正不良数据，提高数据系统的可靠性。
(3)推算出完整而精确的电力系统的各种电气量。例如根据周围相邻的变电站的量测量推算出某一没有安装远动装置的变电站的各种电气量。或者根据现有类型的量测量推算另一些难以量测的电气量，例如根据有功功率量测值推算各节
点电压的相角。
(4)根据遥测量估计电网的实际开关状态，纠正偶然出现的错误的开关状态信息，以保证数据库中电网结线方式的正确性。状态估计的这种功能称之为网络结线辨识或开关状态辨识。
(5)可以应用状态估计算法以现有的数据预测未来的趋势和可能出现的状态(电力系统负荷预测和水库来水预测)。这些预测的数据丰富了数据库的内容，为安全分析与运行计划等程序提供必要的计算条件。
(6)如果把某些可疑或未知的参数作为状态量处理时，也可以用状态估计的方法估计出这些参数的值。例如带负荷自动改变分接头位置的变压器，如果分接头位置信号没有传送到中调时，可以作为参数把它估计出来。当然根据运行资料估计某些网络参数，以纠正离线和在线计算中这些参数的较大误差也不是非常困难的事情。状态估计的这种用法称为参数估计。
(7)通过状态估计程序的离线模拟试验，可以确定电力系统合理的数据收集与传送系统。即确定合适的测点数量及其合理分布，用以改进现有的远动系统或规划未来的远动系统，使软件与硬件联合以发挥更大的效益，既能保证数据的质量而又降低整个数据量测——传送——处理系统的投资。
图1 电力系统中数据量测——传送——处理系统工作示意图
3 电力系统状态估计的研究现状
状态估计是当代电力系统能量管理系统(EMS)的重要组成部分，尤其在电力市场环境中发挥更重要的作用。状态估计问题的提出激发了许多学者的研究兴
趣，他们以数学、控制理论和其它新理论为指导，根据当时的计算机软件和硬件条件，结合电力系统的特点，在理论方面进行了大量研究。同时，以实用状态估计软件为目标，针对实际工程面临的问题，探索和总结出许多可行的宝贵经验。状态估计的理论研究促进了工程应用，而状态估计软件的工程应用也推动了状态估计理论的研究和发展。迄今为止，这两方面都取得了大量成果。然而，状态估计领域仍有不少问题未得到妥善解决，随着电力系统规模的不断扩大，电力工业管理体制向市场化迈进，对状态估计有了新要求，各种新技术和新理论不断涌现，为解决状态估计的某些问题提供了可能。电力系统状态估计算法可以分为两大类型：一种是高斯型最小二乘法的总体算法，一种是卡尔曼逐次算法[1,2,3]。
1970年许怀丕（F.C.schwePPe)等人最早提出电力系统最小二乘状态估计法，是最基本的算法。其特点是收敛性能好，估计质量高。然而由于这种算法的计算量和使用内存量都比较大，难以用于大型电力系统的实时计算中。吸取潮流计算经验而建立的快速P—Q分解算法和保留非线性的P—Q算法，兼顾了计算速度和收敛性，使用内存和对各种量测量的适应性等方面的优点，可以看成是基本加权最小二乘法的实用形式。
美国电力公司(AEP)和道柏思(J.F.DOPAZO)等人提出的量测量变换状态估计算法也属于最小二乘法的总体算法。其特点是仅用支路潮流量测值，计算速度快、使用内存少和程序简单，虽然难以处理节点注入型量测量，但并不妨碍其实用性。此法在1975年就投入了运行，积累了丰富的运行经验。另外，线性规划和非线性规划方法也在电力系统状态估计中得到应用。和最小二乘法相比，此法的计算速度慢，但其受不良数据的影响较小。
拉森(https://www.doczj.com/doc/6a8110824.html,rson)和迪波斯(A.S.Debs)等人在美国邦那维尔电力系统最早开
展了卡尔曼逐次型状态估计算法的研究，由于电力系统状态量的维数较高，不得不采用对角化的状态估计误差协方差矩阵，这样虽有节约内存和提高计算速度等方面的优点，却因此降低了收敛性能和估计质量，妨碍了实用性。对于大系统，为了提高状态估计的计算速度，又提出了分区协调算法，即两级状态估计法。此法目前尚处于研究阶段。
状态估计理论应用于电网实时监控系统始于70年代，据美国电机电子工程协会统计，至1978年6月将状态估计投入电网实时应用的全世界有n个电网。我国最早在电网监控系统中实现状态估计的是京津唐电网，1979年就开始应用状态估计对系统运行进行监视。目前，状态估计功能在国内外电网中应用较好的是欧美的一些发达国家，美洲的美国、加拿大，欧洲的大部分国家应用规模和水平都比较高。
4 电力系统状态估计遇到的问题
4.1 配电系统状态估计问题
为了有效监控配电系统的安全经济运行, 配电调度中心要求了解配电网络的实时信息, 需要进行配电系统状态估计。配电系统与输电系统有很大区别[6,7]，配电系统三相负荷不平衡配有大量电流量测实时量测少，需由历史统计负荷数据产生大量伪量测配电网络中闭合回路少，因此配电系统状态估计有些特殊问题需要研究。在模型方面，一般采用三相三线或三相四线制潮流模型。由于有线路电流量测，三相分析中相与相之间存在藕合，不能用拓扑可观测性分析方法，必须用数值可观测性分析方法，用基尔霍夫电流定律列出节点电流平衡的量测方程。规划用的配电网络简化模型不完全适于配电网络状态估计，需要考虑负荷模型等因素。配电系统状态估计的实用化还要进一步研究[8,9]。
4.2 电力系统谐波状态估计问题
电力谐波除了会引起通信干扰和电磁污染外，对电力系统本身的安全经济运行也会造成危害。对电力系统的谐波进行管理和监测，应首先弄清楚电力系统中的谐波分布或状态，将状态估计技术引进谐波研究领域，可望克服谐波扩散研究方法现存的弱点,为电力谐波监测工作走出困境提供可能。电力系统谐波状态估计是传统潮流状态估计在谐波领域的延伸,自1989年Heydt首次利用状态估计技术提出谐波源识别问题以来,国外学者对电力系统谐波状态估计问题进行了许多研究。文献10对这一领域的研究现状作了详细论述, 并对未来的发展方向进行了展望。
5 研究方向展望
电力系统状态估计问题的研究已有近30年的历史，取得了丰硕的研究和应用成果。状态估计软件是EMS中最重要的应用软件之一，在电力市场环境中，状态估计比以往更重要，因而也对其提出了新的要求。随着监控电力系统规模的不断扩大和各种新理论、新技术的不断涌现, 无论从理论方面还是实际应用需要方面, 状态估计领域仍有许多问题需要深人研究。
我们认为在以下方面有重要的研究价值：①基于相位角测量技术的实想时状态估计。②面向大系统, 开发计算速度快和数值稳定性好的算法，缩短状态估计的执行周期。③多种类型和多个相关坏数据的检测与辨识问题, 各类坏数据的特征抽取等问题，为正确检测辨识坏数据奠定基础。④量测误差相关情况下的状态估计问题。⑤抗差估计理论应用于电力系统状态估计的进一步研究。对新理论应用于电力系统状态估计的理论探讨和实用化的可行性研究[3]。
6 结论
合理地进行电力系统状态估计，为EMS高级应用软件提供了优良的数据源，从而保证了其他网络应用软件的正确性。然而，目前电力系统状态估计仍然存在着一些问题，例如在上文提到的在配电系统中和谐波的状态估计，这需要不断进行研究。
参考文献
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一．填空题 1、输电线路的网络参数是指（电阻）、（电抗）、（电纳）、（电导）。 2、所谓“电压降落”是指输电线首端和末端电压的（相量）之差。“电压偏移”是指输电线某点的实际电压和额定 电压的（数值）的差。 3、由无限大的电源供电系统，发生三相短路时，其短路电流包含（强制/周期）分量和（自由/非周期）分量，短路 电流的最大瞬时的值又叫（短路冲击电流），他出现在短路后约（半）个周波左右，当频率等于50HZ时，这个时间应为（0.01）秒左右。 4、标么值是指（有名值/实际值）和（基准值）的比值。 5、所谓“短路”是指（电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间的连接），在三相系统中短路的基本 形式有（三相短路），（两相短路），（单相短路接地），（两相短路接地）。 6、电力系统中的有功功率电源是（各类发电厂的发电机），无功功率电源是（发电机），（电容器和调相机），（并联 电抗器），（静止补偿器和静止调相机）。 7、电力系统的中性点接地方式有（直接接地）（不接地）（经消弧线圈接地）。 8、电力网的接线方式通常按供电可靠性分为（无备用）接线和（有备用）接线。 9、架空线是由（导线）（避雷线）（杆塔）（绝缘子）（金具）构成。 10、电力系统的调压措施有（改变发电机端电压）、（改变变压器变比）、（借并联补偿设备调压）、（改变输电线路参 数）。 11、某变压器铭牌上标么电压为220±2*2.5%，他共有（5）个接头，各分接头电压分别为（220KV）（214.5KV）（209KV） （225.5KV）（231KV）。 二：思考题 1.电力网，电力系统和动力系统的定义是什么？（p2） 答: 电力系统：由发电机、发电厂、输电、变电、配电以及负荷组成的系统。 电力网：由变压器、电力线路、等变换、输送、分配电能的设备组成的部分。 动力系统：电力系统和动力部分的总和。 2.电力系统的电气接线图和地理接线图有何区别？（p4-5） 答：电力系统的地理接线图主要显示该系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径以及它们相互间的连接。但难以表示各主要电机电器间的联系。 电力系统的电气接线图主要显示该系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机电器、线路之间的电气结线。但难以反映各发电厂、变电所、电力线路的相对位置。 3.电力系统运行的特点和要求是什么？（p5） 答：特点：（1）电能与国民经济各部门联系密切。（2）电能不能大量储存。(3)生产、输送、消费电能各环节所组成的统一整体不可分割。（4）电能生产、输送、消费工况的改变十分迅速。（5）对电能质量的要求颇为严格。 要求：（1）保证可靠的持续供电。（2）保证良好的电能质量。（3）保证系统运行的经济性。 4.电网互联的优缺点是什么？（p7） 答：可大大提高供电的可靠性，减少为防止设备事故引起供电中断而设置的备用容量；可更合理的调配用电，降低联合系统的最大负荷，提高发电设备的利用率，减少联合系统中发电设备的总容量；可更合理的利用系统中各类发电厂提高运行经济性。同时，由于个别负荷在系统中所占比重减小，其波动对系统电能质量影响也减小。联合电力系统容量很大，个别机组的开停甚至故障，对系统的影响将减小，从而可采用大容高效率的机组。 5.我国电力网的额定电压等级有哪些？与之对应的平均额定电压是多少？系统各元件的额定电压如何确定？ （p8-9） 答：额定电压等级有（kv）：3、6、10、35、110、220、330、500 平均额定电压有（kv）：3.15、6.3、10.5、37、115、230、345、525 系统各元件的额定电压如何确定：发电机母线比额定电压高5%。变压器接电源侧为额定电压，接负荷侧比额定电压高10%，变压器如果直接接负荷，则这一侧比额定电压高5%。 6.电力系统为什么不采用一个统一的电压等级，而要设置多级电压？（p8） S 。当功率一定时电压越高电流越小，导线答：三相功率S和线电压U、线电流I之间的固定关系为
填空题 1、输电线路的网络参数是指（电阻）、（电抗）、（电纳）、（电导）。 2、所谓“电压降落”是指输电线首端和末端电压的（相量）之差。“电压偏移”是指输电线某点的实际电压和额定电压的（数值）的差。 3、由无限大的电源供电系统，发生三相短路时，其短路电流包含（强制/周期）分量和（自由/非周期）分量，短路 电流的最大瞬时的值又叫（短路冲击电流），他出现在短路后约（半）个周波左右，当频率等于50HZ时，这个时间 应为（0.01 ）秒左右。 4、标么值是指（有名值/实际值）和（基准值）的比值。 5、所谓“短路”是指（电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间的连接），在三相系统中短路的基本形式有（三相短路），（两相短路），（单相短路接地），（两相短路接地）。 6、电力系统中的有功功率电源是（各类发电厂的发电机），无功功率电源是（发电机），（电容器和调相机），（并联电抗器），（静止补偿器和静止调相机）。 7、电力系统的中性点接地方式有（直接接地）（不接地）（经消弧线圈接地）。 8、电力网的接线方式通常按供电可靠性分为（无备用）接线和（有备用）接线。 9、架空线是由（导线）（避雷线）（杆塔）（绝缘子）（金具）构成。 10、电力系统的调压措施有（改变发电机端电压）、（改变变压器变比）、（借并联补偿设备调压）、（改变输电线路参数）。 11、某变压器铭牌上标么电压为220 ± 2*2.5%，他共有（5 ）个接头，各分接头电压分别为（220KV）（ 214.5KV）（ 209KV）（225.5KV ）（231KV ）。 二：思考题 电力网，电力系统和动力系统的定义是什么？（p2）答：电力系统：由发电机、发电厂、输电、变电、配电以及负荷组成的系统。 电力网：由变压器、电力线路、等变换、输送、分配电能的设备组成的部分。 动力系统：电力系统和动力部分的总和。 电力系统的电气接线图和地理接线图有何区别？（p4-5） 答：电力系统的地理接线图主要显示该系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径以及它们相互间的连接。 但难以表示各主要电机电器间的联系。 电力系统的电气接线图主要显示该系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机电器、线路之间的电气结线。但难以反映各发电厂、变电所、电力线路的相对位置。 电力系统运行的特点和要求是什么？（p5） 答：特点：（1）电能与国民经济各部门联系密切。（2）电能不能大量储存。⑶生产、输送、消费电能各环节所组成 的统一整体不可分割。（4）电能生产、输送、消费工况的改变十分迅速。（5）对电能质量的要求颇为严格。 要求：（1 ）保证可靠的持续供电。（2 ）保证良好的电能质量。（3）保证系统运行的经济性。 电网互联的优缺点是什么？（p7） 答：可大大提高供电的可靠性，减少为防止设备事故引起供电中断而设置的备用容量；可更合理的调配用电，降低联合系统的最大负荷，提高发电设备的利用率，减少联合系统中发电设备的总容量；可更合理的利用系统中各类发电厂提高运行经济性。同时，由于个别负荷在系统中所占比重减小，其波动对系统电能质量影响也减小。联合电力系统容量很大，个别机组的开停甚至故障，对系统的影响将减小，从而可采用大容高效率的机组。 我国电力网的额定电压等级有哪些？与之对应的平均额定电压是多少？系统各元件的额定电压如何确定？（p8-9）答：额定电压等级有（kv）：3、6、10、35、110、220、330、500 平均额定电压有（kv） : 3.15、6.3、10.5、37、115、230、345、525 系统各元件的额定电压如何确定：发电机母线比额定电压高5%。变压器接电源侧为额定电压，接负荷侧比额定电 压高10%，变压器如果直接接负荷，则这一侧比额定电压高5%。 电力系统为什么不采用一个统一的电压等级，而要设置多级电压？（p8） 答：三相功率S和线电压U、线电流I之间的固定关系为S、3UI。当功率一定时电压越高电流越小，导线的载 流面积越小，投资越小；但电压越高对绝缘要求越高，杆塔、变压器、断路器等绝缘设备投资越大。综合考虑，对应一定的输送功率和输送距离应有一最合理的线路电压。但从设备制造角度考虑，又不应任意确定线路电压。考虑到现有的实际情况和进一步发展，我国国家标准规定了标准电压等级。 导线型号LGJ-300/40中各字母和数字代表什么？（ p27） 2 答：L表示铝，G表示钢，J表示多股导线绞合。300表示铝线额定截面积为300 mm , 2
电力系统分析课程总结报告 学院（部）：电气学院 专业班级：电气工程学生姓名：** 指导教师：**** 2014年6 月28 日
目录 1电力系统概述和基本概念 (1) 1.1电力系统概述 (1) 1.2电力系统中性点的接地方式 (3) 2电力系统元件参数和等值电路 (3) 2.1电力线路参数和等值电路 (4) 2.2变压器、电抗器的参数和等值电路 (4) 2.3发电机和负荷的参数及等值电路 (5) 2.4电力网络的等值电路 (5) 3简单电力网络潮流的分析与计算 (6) 3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落 (6) 3.2开式网络的潮流计算 (7) 3.3环形网络的潮流分布 (7) 4电力系统潮流的计算机算法 (7) 4.1电力网络的数学模型 (8) 4.2等值变压器模型及其应用 (8) 4.3节点导纳矩阵的形成和修改 (8) 4.4功率方程和变量及节点分类 (9) 4.5高斯-塞德尔法潮流计算 (9) 4.6牛顿-拉夫逊法潮流计算 (9) 4.7P-Q分解法潮流计算 (9) 5电力系统有功功率的平衡和频率调整 (10) 5.1电力系统中有功功率的平衡 (10) 5.2电力系统的频率调整 (11) 6电力系统的无功功率平衡和电压调整 (11) 6.1电力系统中无功功率的平衡 (12) 6.2电力系统的电压管理 (12) 6.3电力系统的几种调压方式 (13) 6.4电力线路导线截面的选择 (13) 7电力系统各元件的序参数和等值电路 (14)
7.1对称分量法 (14) 7.2同步发电机的负序电抗和零序电抗 (14) 7.3异步电动机的参数和等值电路 (15) 7.4变压器的零序参数和等值电路 (15) 7.5电力系统的序网络 (15) 8电力系统故障的分析与实用计算 (15) 8.1由无限大容量电源供电的三相短路的分析与计算 (16) 8.2电力系统三相短路的实用计算 (16) 8.3电力系统不对称短路的分析与计算 (16) 8.4电力系统非全相运行的分析 (17) 9机组的机电特性 (17) 9.1电力系统运行稳定性的基本概念 (17) 9.2同步发电机组的运动方程式 (17) 9.3发电机的功-角特性方程式 (18) 9.4异步电动机的机电特性 (18) 9.5自动调节励磁系统对功-角特性的影响 (18) 10电力系统的静态稳定性 (19) 10.1电力系统静态稳定性的基本概念 (19) 10.2小扰动法的基本原理和分析在电力系统静态稳定性中的应用 (19) 10.3电力系统电压、频率及负荷的稳定性 (20) 10.4调节励磁对电力系统静态稳定性的影响 (20) 10.5保证和提高电力系统静态稳定性的措施 (20) 11电力系统的暂态稳定性 (21) 11.1电力系统暂态稳定性概述 (21) 11.2简单电力系统暂态稳定性的定性分析 (22) 11.3简单电力系统暂态稳定性的定量分析 (22) 11.4发电机转子运动方程的数值解法 (22) 11.5提高电力系统暂态稳定性额措施 (23) 致谢 (23)
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。 6. 电力系统的配置。 ? 状态估计的误差为，可得?-x x []1?()()()T --=-∑-x x x H x R z h x ?测量误差：v = z -h (x ) ? 残差：量测量与量测估计值之差。?-z z
《电路分析基础》学习总结 通过电路基础的学习，我们的科学思维能力，分析计算能力，实验研究能力和科学归纳能力有了很大的提高，为下学期我们学习电子技术打下了基础。 对于我们具体的学习内容，第一到第四章，主要讲了电路分析的基本方法，以及电路等效原理等，而后面的知识主要是建立在这四章的内容上的，可以说，学好前面这四章的内容是我们学习电路基础的关键所在。在这些基础的内容中又有很多是很容易被忽略的。对于第五章的内容，老师让我们自主讲解的方式加深了我们的印象，同时也让我们学会如何去预习，更好的把握重点，很符合自主学习的目的。至于第六章到第十章的内容则完全是建立在前四章的内容上展开的，主要就是学会分析电路图结构的方法，对于一二阶电路的响应问题，就是能分析好换路前后未变量和改变量，以及达到稳态时所求量的值。 对于老师上课方法的感想：首先感谢窦老师和杨老师的辛苦讲课，窦老师声音洪亮，讲课思路清晰，让我们非常受益，杨老师的外语水平让我们大开眼界，在中文教学中，我们有过自主学习的机会，也让大家都自己去讲台上讲课，加深了我们的印象，而且对于我们学习能力有很大提高，再是
老师讲课的思路，让我受益不凡，在这之中感受到学习电路的方法。在双语班的教学中，虽然外语的课堂让我们感觉很有难度，有的时候甚至看不懂ppt上的单词，临时上课的时候去查，但是老师上课时经典的讲解确实很有趣味，不仅外语水平是一定的锻炼，同时也是学习电路知识，感觉比起其他班的同学，估计这应该是一个特色点吧。 对于学习电路感想：学习电路，光上课听老师讲课那是远远不够的，大学的学习都是自主学习，没有老师的强迫，所以必须自己主动去学习，首先每次上完课后的练习，我觉得很有必要，因为每次上完课时都感觉听的很懂，看看书呢，也貌似都能理解，可是一到做题目就愣住了，要么是公式没有记住，要么是知识点不知道如何筛选，所以练习很重要，第二点，应该要反复回顾已经学过的内容，只有反复记忆的东西才能更深入，不然曾经学过的东西等到要用就全都忘记了，不懂得应该多问老师，因为我们是小班，这方面，老师给了我们足够的机会。 另外，我们电路分析基础的课程网站，里面的内容已经比较详实，内容更新也比较快，经常展示一些新的内容，拓宽了我们的视野。
电力系统基本概述 一、电力系统与电网 发电厂将一次能源转变成电能，这些电能需要通过一定方式输送给电力用户，在由发电厂向用户供电过程中，为了提高其可靠性和经济性，广泛通过升、降压变电站，输电线路将多个发电厂用电力网连接起来并联工作，向用户供电。这种由发电厂、升压和降压变电站、送电线路以及用电设备有机连接起来的整体，称为电力系统。发电机的原动机、原动机的力能部分、供热和用热设备，则称为动力系统。在电力系统中，由升压和降压变电站和各种不同电压等级的送电线路连接在一起的部分称为电网。 二、电力生产的特点 电能的生产与其它工业生产有着显然不同的特点。 1．电能不能大量储藏 电力系统中发电厂负荷的多少，决定于用户的需要，电能的生产和消费时时刻刻都是保 持平衡的。电能的生产、分配和消费过程的同时性，使电力
系统的各个环节形成了一个紧密 的有机联系的整体，其中任一台发、供、用电设备发生故障，都将影响电能的生产和供应。 2．电力系统的电磁变化过程非常迅速 电力系统中，电磁波的变化过程只有千分之几秒，甚至百万分之几秒；而短路过程、发 电机运行稳定性的丧失则在十分之几秒或几秒内即可形成。为了防止某些短暂的过渡过程对 系统运行和电气设备造成危害，要求能进行非常迅速和灵敏的调整及切换操作，这些调整和 切换，靠手动操作不能获得满意的效果，甚至是不可能的，因此必须采用各种自动装置。 3．电力工业和国民经济各部门之间有着极其密切的关系 电能供应不足或中断，将直接影响国民经济各个部门的生产，也将影响人们的正常生活， 因此要求电力工业必须保证安全生产和成为国民经济中的
先行工业，必须有足够的负荷后备 容量，以满足日益增长的负荷需要。 三、电力系统的运行要求 为了保证为用户提供电能，电力系统的运行必须满足下列基本要求。 1．保证对用户供电的可靠性 在任何情况下都应该尽可能的保证电力系统运行的可靠性。系统运行可靠性的破坏，将 引起系统设备损坏或供电中断，以致造成国民经济各部门生产停顿和人民生活秩序的破坏,甚至发生设备和人身事故。 电力用户，对供电可靠性的要求并不一样，即使一个企业中各个部门或车间，对供电持 续性的要求也有所差别。根据对供电持续性的要求，可把用户分为三级。
1、有发电厂中的电气部分、各类变电所、输配电线路及各种类型的用电器组成的整体，称为电力系统 2、按电压等级的高低，电力网可分为：1低压电网（<1kv）2中低电网（1