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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⑴o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)o 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]o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。
电力系统网络拓扑分析算法概述作者：王曼来源：《商场现代化》2010年第36期［摘要］随着电网状态估计技术的发展和使用计算机进行实时监控日益得到的广泛应用，无论是实时监控、在线潮流计算、状态估计都离不开对电力接线图的结构进行分析。
本文重点概述了计算出网络的实时结构拓扑所采用的算法。
［关键词］算法搜索关联矩阵 OSPF协议分电压等级有色Petri法引言拓扑结构不仅是潮流分析、状态估计等高级应用的基础, 它是电力系统网络分析其他应用软件的基础，它的任务是根据电力网络中开关的开断状况，通过一定的算法计算出网络的实时结构拓扑，进而进行更高级运算以了解电力网络的运行状态和安全稳定性，或者得到拓扑数据供电力系统应用程序使用。
同时拓扑分析的效果直接影响着工作人员进行故障估计、诊断和其他应用程序的使用效果。
一、深度或广度搜索法早期的网络拓扑分析是利用堆栈技术进行搜索。
一般是将拓扑结构表述为链表关系，用图论中的搜索技术，如深度优先搜索法和广度优先搜索法分析节点的连通性。
这种方法一般需要建立反映拓扑结构的链表，通过处理链表实现拓扑分析，然后以搜索回溯的框架, 利用堆栈记录划分。
由于其基本算法采用“堆栈”原理——先进后出的搜索逻辑，程序不可避免采用递归的实现形式，因此编程和维护较复杂，效率较低。
况且当应用于实时网络分析时, 在运算时间上不能满足要求。
二、面向对象(OO)的启发式搜索算法由于在电网的实际运行过程中，状态频繁发生变化的开关占少数，因此将追踪技术引入拓扑分析中，仅在开关状态发生改变时进行局部拓扑分析，可以减少拓扑分析的计算量。
在完成网络的初始拓扑分析并构筑了电网的结点树之后，当电网发生开关变位事件时，根据开关变位只造成局都电网拓扑发生变化的特点，采用启发式搜索算法进行电网结点树拓扑的跟踪。
针对不同的变位事件，分开关“开”和“合”两种情况进行分析。
实现拓扑跟踪OO模型的启发式拓扑分析方法，利用OO技术可扩展拓扑算法的适用范围。
电力系统状态估计与实时监测研究近年来，随着电力系统的规模逐渐扩大和技术的进步，电力系统状态估计与实时监测变得越来越重要。
电力系统状态估计是指通过测量和分析电力系统中各个节点的电压、电流以及功率等信息，推测系统中各个设备的电气参数，从而实现对电力系统运行状态的准确评估和监测。
本文将探讨电力系统状态估计与实时监测的研究内容，以及其在电力系统安全和稳定运行方面的应用。
电力系统状态估计是电力系统运行与调度过程中一个重要的环节，通过对电力系统的测量信息进行处理和分析，利用数学模型和算法来推测电力系统中未测量的电气参数，如输电线路的功率、发电机的电压和电流等。
电力系统状态估计的目标是实现对电力系统中各个设备的状态的准确估计，包括电压、电流、功率、相角等。
通过准确估计电力系统的状态，可以为电力系统的运行与调度提供重要的参考依据，从而保证电力系统的安全、稳定和经济运行。
电力系统状态估计的方法可以分为潮流估计和状态估计两种。
潮流估计是指在电力系统中只考虑有功功率和无功功率之间的流动关系的估计方法，它假设电力系统中各个节点电压相等，电流按照阻抗幅值和相角的比例来进行估计。
潮流估计方法简单高效，适用于电力系统较小和运行较稳定的情况下。
而状态估计则是指在电力系统中考虑有功功率、无功功率以及各个节点电压之间的关系的估计方法，它通过建立电力系统的数学模型，利用测量信息和状态估计算法对电力系统的各个节点进行估计。
状态估计方法较复杂，但准确度相对较高，适用于电力系统规模较大和运行较复杂的情况。
电力系统实时监测是指根据电力系统的实时测量信息，实时对电力系统中各个设备的状态进行监测和评估。
实时监测通过监测电力系统中的电压、电流、功率等参数的变化情况，判断电力系统的运行状态和运行过程中可能存在的问题。
实时监测可以通过实时数据采集和处理技术来实现，一般采用高速通信技术和实时数据处理算法来处理电力系统的测量数据，并进行故障诊断和预警。
通过实时监测，可以及时发现电力系统中潜在的隐患和故障，提高电力系统的可靠性和稳定性，减少事故的发生。
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。
《电力系统自动化》课程教学大纲Power System Automation课程编号：130201021学时：32 学分：2.0适用对象：电气工程及其自动化专业先修课程：电力系统分析，自动控制原理，电力电子技术等一、课程的性质和任务（四号黑体加粗，描述文字用四号小宋体（下同））本课程是电气工程及其自动化专业一门学科方向类必修课程。
电力系统自动化是保证电力系统安全、优质、经济运行的综合性技术，涉及电力系统运行理论、自动控制理论、计算机控制技术、网络通信技术等多方面的知识，包括发电机励磁自动控制、发电厂自动化、电网调度自动化、配电网自动化、变电站自动化等，是自动控制技术、信息技术在电力系统中的应用，已经成为电气工程类专业学生必备的专业知识之一。
该课程可以支撑电气工程及其自动化专业毕业要求2（问题分析）、3（设计／开发解决方案）、4（研究）的达成。
本课程的主要任务是：1、使学生对电力系统相关问题形成较为系统的认识和理解；2、使学生掌握发电机自动励磁控制的基本原理和方法，深入了解发电机同步并列的条件与过程，以及自动准同期装置的工作原理，分析在电力系统运行过程中不满足并列条件对电网产生何种影响，为分析复杂工程问题奠定基础。
3、使学生了解电力系统频率调整及电压调整的基本问题，掌握电力系统功频特性、自动发电控制、经济调度的原理和方法，掌握电力系统电压控制措施，为进一步分析和研究电力系统运行问题打下良好的基础；4、使学生掌握电力系统自动化的基本工作原理、装置的调试方法以及装置的设计方法，并且学习自动装置对电力系统运行影响的分析方法，为设计、研发电力系统自动控制装置和解决电力系统复杂运行工程问题奠定基础。
二、教学目的与要求本课程的教学目的是使学生掌握电力系统自动化的基本知识，熟悉电网调度自动化、配电网自动化、变电站自动化的相关问题，训练和培养学生独立思考、解决电力系统实际复杂工程问题的能力。
具体要求如下：1、掌握发电机同步并列的条件，以及自动准同期装置的工作原理。
能量管理系统讲座于尔铿目录目录 (2)第 1 讲EMS的技术发展 (6)1.1.EMS技术发展 (6)1.2.EMS设计、开发与应用 (7)1.2.1.技术数据的协调 (8)1.2.2.应用软件的验收 (8)1.2.3.试运行 (8)1.2.4.人员培训 (8)1.3.EMS应用软件 (8)1.3.1.数据收集级(SCADA) (9)1.3.2.能量管理级 (9)1.3.3.网络分析级 (9)1.4.EMS的效益权衡 (10)第 2 讲EMS的硬、软件平台 (11)2.1.EMS硬件体系结构 (11)2.1.1.开放式计算机系统结构 (11)2.1.2.开放式系统的特点 (12)2.1.3.开放系统的理想与现实 (12)2.2.EMS的数据库 (12)2.2.1.EMS应用的数据 (12)2.2.2.EMS应用数据库 (13)2.3.EMS的人机联系(MMI) (14)2.3.1.MMI功能与组成 (14)2.3.2.全图形MMI (15)2.3.3.电力系统单线图 (15)第 3 讲数据收集与监视(SCADA) (16)3.1.数据收集SCADA硬件系统 (16)3.1.1.远方量测终端(RTU) (16)3.1.2.传输信道 (16)3.1.3.主站计算机 (16)3.1.4.数据流程 (17)3.2.数据收集 (18)3.2.1.状态量 (18)3.2.2.量测值 (18)3.2.3.电量值 (18)3.3.监视与事件处理 (18)3.3.1.状态量监视 (18)3.3.2.量测值的限值监视 (18)3.3.3.量测值的趋势监视 (19)3.3.4.数据质量标志 (19)3.3.5.事件处理 (19)3.4.控制功能 (19)3.5.具有时间标志的数据 (20)3.5.1.历史数据的采集 (20)3.5.2.计划数据 (20)3.5.3.存入磁带 (20)3.6.故障数据收集与记录 (20)3.6.2.事故追忆(PDR) (21)3.7.报告和计算 (21)3.7.1.数值计算 (21)3.7.2.逻辑运算 (21)第 4 讲电力系统负荷预报 (22)4.1.电力系统负荷预报概述 (22)4.2.电力系统负荷预报基本模型 (22)4.2.1.基本正常负荷分量 (23)4.2.2.天气敏感负荷分量 (23)4.2.3.特别事件负荷分量 (23)4.2.4.随机负荷分量 (23)4.3.电力系统负荷预报基本算法 (23)4.3.1.最小二乘拟合方法 (23)4.3.2.回归分析方法 (23)4.3.3.时间序列方法 (23)4.3.4.卡尔曼(Kalman)滤波方法 (24)4.3.5.人工神经网络方法 (24)4.3.6.灰色系统方法 (24)4.4.超短期负荷预报 (24)4.4.1.超短期负荷预报基本模型 (24)4.4.2.线性外推方法 (24)4.4.3.时间序列方法 (24)4.4.4.卡尔曼滤波方法 (25)4.4.5.人工神经网络方法 (25)4.5.短期负荷预报 (25)4.5.1.短期负荷预测基本模型 (25)4.5.2.基于温度准则的外推方法 (25)4.5.3.BP神经网络日负荷预报 (25)4.6.中期负荷预报 (26)4.6.1.中期负荷预报基本模型 (26)4.6.2.基于气候负荷模型的方法 (26)4.6.3.灰色系统方法 (26)4.7.长期负荷预报 (26)4.7.1.递推BP神经网络长期负荷预测 (26)4.8.母线负荷预报 (27)4.8.1.树状常数负荷模型 (27)4.8.2.考虑负荷区域不一致性的模型 (27)4.8.3.考虑负荷类型不一致的模型 (27)4.8.4.混合负荷模型 (27)4.8.5.母线负荷预测 (27)4.9.电力系统负荷预报软件设计 (27)第 5 讲自动发电控制 (28)5.1.自动发电控制功能 (28)5.2.AGC的一般过程 (28)5.3.AGC控制方式和区域控制误差(ACE) (29)5.3.1.AGC控制方式 (29)5.3.2.区域控制误差(ACE) (30)5.4.AGC对机组功率的分配 (30)5.5.AGC有关模型 (31)5.5.1.ACE死区和控制区 (31)5.6.AGC与其它应用的关系 (31)5.7.AGC的画面配置 (32)5.8.国外自动发电控制的发展趋势 (32)第 6 讲发电计划(1)——火电计划和机组经济组合 (33)6.1.发电计划总体组成 (33)6.2.火电计划 (33)6.2.1.机组模型 (33)6.2.2.经济调度算法 (34)6.3.机组经济组合 (35)6.3.1.机组经济组合的模型 (35)6.3.2.优先级法机组经济组合 (35)6.3.3.动态规划法机组经济组合 (36)第 7 讲发电计划(2)——水电计划和交换计划 (37)7.1.水电计划 (37)7.1.1.水电计划模型 (37)7.1.2.水电计划的网络流模型 (38)7.2.交换计划 (39)7.2.1.联合电力系统协调方程式 (39)7.2.2.联合电力系统网络流模型 (40)7.3.水电计划，交换计划与其它应用软件的关系 (40)第 8 讲实时网络状态分析 (41)8.1.网络接线分析 (41)8.2.电力系统状态估计 (41)8.2.1.状态估计的数学描述 (41)8.2.2.基本加权最小二乘法状态估计 (42)8.2.3.快速分解状态估计算法 (42)8.2.4.正交变换状态计算法 (42)8.3.不良数据的检测与辨识 (43)8.4.变压器抽头估计 (43)8.5.网络状态监视 (44)8.6.量测系统评价与优化配置 (44)8.7.状态估计模拟系统 (45)8.8.实时网络状态分析软件的设计与应用 (45)第9 讲调度工程师潮流 (47)9.1.潮流计算的基本模型与算法 (47)9.1.1.潮流计算的基本模型 (47)9.1.2.潮流计算的常用算法 (48)9.2.潮流中的控制模型 (49)9.3.灵敏度分析 (49)9.4.多岛潮流计算 (50)9.5.潮流计算收敛性的实用化改进 (50)母线的检查与控制 (50)9.5.1.缓冲机和P V9.5.2.极大不干衡功率的检查与控制 (50)9.5.3.开断环网的处理 (51)9.6.调度工程师潮流的软件设计 (51)第 10 讲网络安全分析软件（1） (52)10.1.预想故障分析 (52)10.1.1.故障定义及其维护 (52)10.1.2.故障扫描 (53)10.1.3.故障详细分析 (53)10.1.4.预想故障分析的软件设计 (54)10.2.安全约束调度 (54)10.2.1.安全约束调度基本理论 (54)10.2.2.软件设计 (56)第 11 讲网络安全分析软件(2) (57)11.1.最优潮流 (57)11.1.1.最优潮流的基本模型 (57)11.1.2.最优潮流的基本理论 (57)11.1.3.最优潮流软件设计 (59)11.2.电力系统静态等值 (59)11.2.1.基本描述及算法 (59)11.2.2.网络等值软件设计 (60)11.3.电压稳定性分析 (61)11.3.1.负荷导纳法 (61)11.3.2.应用软件设计 (62)第 12 讲调度员培训模拟（DTS） (63)12.1.概述 (63)12.2.控制中心模型 (64)12.3.电力系统模型 (64)12.3.1.潮流 (64)12.3.2.动态模拟 (64)12.3.3.动态模拟中的动态模型 (65)12.4.教学系统 (65)12.4.1.教学系统的功能 (65)12.4.2.培训方案的建立 (66)12.5.结论 (66)第 1 讲EMS的技术发展摘要介绍了EMS技术发展过程，叙述了EMS设计、开发和应用步骤,说明了EMS应用软件基本功能和相应关系，并讨论了EMS的效益问题。
《现代电力系统分析》Advanced Analysis of Power System课程介绍：本课程是在本科阶段学习《电力系统稳态分析》的基础上，针对现代电力系统特点，结合现代电力系统分析研究成果，为硕士研究生今后从事电力系统相关课题研究打下必要的基础而设置的一门《电力系统分析》延伸性质的课程。
本课程是从事电力系统经济运行、控制和稳定性分析研究的基础，也是现代电力系统规划、电能管理系统等应用项目的基础。
课程由若干专题讲座构成，讲授和讨论相结合。
课程主要内容：一、现代电力系统分析基本功能、方法二、大规模电力系统分析的等值处理三、大规模电力系统分析的分块处理四、电力系统状态估计的基本功能、方法五、加权最小二乘状态估计六、快速分解状态估计、等值变换状态估计七、动态电力系统状态估计（*，以分块算法研究代替）八、不良数据检测和辨识方法九、广义状态估计方法（*）十、配电网络状态估计方法（*）考核方式：报告+考试。
先修课程：电力系统分析、数值计算方法。
参考书籍：诸骏伟. 电力系统分析上册. 中国电力出版社，1998年或诸骏伟. 电力系统分析上册. 水利电力出版社，1995年张伯明，陈寿孙著. 高等电力网络分析. 清华大学出版社，1996年H．H．Happ著，丘昌涛译. 分块法及其在电力系统中的应用. 科学出版社，1987年于尔铿主编. 水利电力出版社，1985年宋文南，李树鸿，张尧. 电力系统潮流计算. 天津大学出版社，1990年第1讲 现代电力系统分析基本功能、方法现代电力系统的特点规模庞大：1）系统网络节点数量多；2）系统覆盖地域广。
结构复杂：1）拓扑结构复杂；2）系统参数变化点多；3）交直流混合系统。
影响面宽：由影响一个地区、一个省、一个大区、一个国家到多个国家。
课程学习方法：复习《电力系统稳态运行分析》部分，多思考，多阅读文献，必要时编写程序对一些问题进行验证计算。
预备知识：电力网络构成，元件以及元件之间的连接。
