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融合同步发电机动态状态估计的电力系统状态估计
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作者 张静 毕天姝 刘灏 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期4231-4241,I0101-I0103,I0100,共15页
当电力系统遭受某种较大扰动时,其安全稳定将受到威胁。为实现对整个系统受扰后机电暂态过程的完整跟踪,提出一种新的融合同步发电机动态状态估计(dynamic state estimation of synchronous generator,DSE-SG)的电力系统状态估计(state ... 当电力系统遭受某种较大扰动时,其安全稳定将受到威胁。为实现对整个系统受扰后机电暂态过程的完整跟踪,提出一种新的融合同步发电机动态状态估计(dynamic state estimation of synchronous generator,DSE-SG)的电力系统状态估计(state estimation of power system,SE-PS),研究该如何将DSE-SG的结果进一步应用于系统侧SE-PS中去,以实现全系统动、静态状态量的统一估计。首先,围绕全电力系统机电暂态DSE的求解方式,论述了完全联立的不可行性、解耦估计的实现条件以及复耦估计的必要性与意义;其次,在梳理DSE-SG与SE-PS概念、数学模型的基础上,厘清了所涉变量、方程组的地位、作用、关系及数据流程,为复耦媒介量的选取及接口方式的确定奠定了理论基础,形成了复耦估计的实现构思;进一步,提出两种不同的接口方式,详细给出其各自具体的实现方法及流程;最后,将所提方法在IEEE9节点系统中予以实现,结果表明该方法可良好跟踪全电力系统机电暂态过程,实现动、静态状态量的统一估计,较未融合DSE-SG结果的传统SE-PS精度更高,滤波效果更显著。 展开更多
关键词 电力系统状态估计 同步发电机动态状态估计 PMU 卡尔曼滤波 机电暂态
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考虑过程噪声时变后验统计的自适应同步发电机动态状态估计 被引量:7
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作者 张静 毕天姝 刘灏 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第19期6973-6984,共12页
“双高”趋势加剧了现代电力系统运行工况的不确定性,传统同步发电机动态状态估计有关过程噪声统计特性已知且恒定的假设已不再适用。针对此问题,提出一种考虑过程噪声时变后验统计的自适应同步发电机动态状态估计新方法。首先,明确过... “双高”趋势加剧了现代电力系统运行工况的不确定性,传统同步发电机动态状态估计有关过程噪声统计特性已知且恒定的假设已不再适用。针对此问题,提出一种考虑过程噪声时变后验统计的自适应同步发电机动态状态估计新方法。首先,明确过程噪声的定义及误差来源,发现并证明其最主要来源离散化误差与微分状态方程的关系及其累积化效应,从而揭示出由于其截断误差的本质导致过程噪声均值不为0的现象。然后,基于Sage-Husa自适应滤波的思想,对传统容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter,CKF)进行改进,提出自适应容积卡尔曼滤波(adaptive cubature Kalman filter,ACKF),利用实时量测进行递推滤波的同时,在线不断迭代修正过程噪声的后验统计,使其具备时变性,及时补偿离散化误差,避免其继续累积。最后,基于同步发电机四阶模型,给出基于ACKF的发电机动态状态估计的整体流程。将该文所提方法在IEEE9节点改进系统及某实际电网中仿真验证,结果表明,所提离散化误差性质定理的正确性及所提自适应方法的有效性。 展开更多
关键词 发电机动态状态估计 自适应容积卡尔曼滤波 过程噪声 时变后验统计
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非高斯噪声下基于CKMC-CKF的发电机动态状态估计 被引量:1
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作者 赵志雷 黄继东 +1 位作者 王义 杨志伟 《广东电力》 北大核心 2024年第3期115-122,共8页
准确的动态状态估计对于电力系统实时运行状态的监测至关重要。针对同步发电机中非高斯噪声导致状态估计器性能下降的实际情况,提出一种基于基于柯西核最大相关熵(Cauchy kernel maximum correntropy, CKMC)的容积卡尔曼滤波(cubature K... 准确的动态状态估计对于电力系统实时运行状态的监测至关重要。针对同步发电机中非高斯噪声导致状态估计器性能下降的实际情况,提出一种基于基于柯西核最大相关熵(Cauchy kernel maximum correntropy, CKMC)的容积卡尔曼滤波(cubature KF,CKF)算法(简称CKMC-CKF算法)。首先,建立CKMC目标函数,采用2种加权局部相似度来更新噪声协方差矩阵,从而降低不良数据的权重;其次,利用线性化回归方程统一目标函数中的状态和测量误差,并通过定点迭代法获得最佳估计状态。最后,以IEEE 39节点系统为算例分析验证所提出方法的有效性。与CKF和最大熵CKF相比,CKMC-CKF在非高斯噪声环境下具有更好的估计精度和更强的鲁棒性。 展开更多
关键词 发电机 动态状态估计 容积卡尔曼滤波 柯西核最大相关熵 非高斯噪声
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基于无迹变换强跟踪滤波的发电机动态状态估计 被引量:16
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作者 孙国强 黄蔓云 +3 位作者 卫志农 孙永辉 臧海祥 倪明 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期615-623,共9页
由于同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)测得数据中存在误差和噪声,无法直接作为调度和控制的参考数据。提出一种基于无迹变换强跟踪滤波(unscented transformation strong tracking filter,UTSTF)的发电机动态状态估计。... 由于同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)测得数据中存在误差和噪声,无法直接作为调度和控制的参考数据。提出一种基于无迹变换强跟踪滤波(unscented transformation strong tracking filter,UTSTF)的发电机动态状态估计。该方法利用对称采样策略进行sigma点采样,通过引入渐消因子来修正预测协方差矩阵,在线调整增益矩阵,滤波得到动态过程中发电机状态变量的估计值。算例结果表明,UTSTF无论在跟踪速度、精度以及对噪声的鲁棒性能上较无迹卡尔曼滤波和强跟踪滤波均有所提高。 展开更多
关键词 动态状态估计 发电机 机电暂态 无迹变换强跟踪滤波 鲁棒性
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基于无迹粒子滤波算法的发电机动态状态估计 被引量:12
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作者 孙国强 王晗雯 +3 位作者 卫志农 黄蔓云 陈胜 黄强 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2017年第14期133-139,共7页
同步相量测量单元(PMU)能够直接获取发电机动态过程中的功角等量测数据,由于实际的量测数据中含有随机噪声,为了得到更精确的发电机状态信息,有必要对量测数据进行滤波处理。提出一种基于无迹粒子滤波(UPF)的发电机动态状态估计新方法... 同步相量测量单元(PMU)能够直接获取发电机动态过程中的功角等量测数据,由于实际的量测数据中含有随机噪声,为了得到更精确的发电机状态信息,有必要对量测数据进行滤波处理。提出一种基于无迹粒子滤波(UPF)的发电机动态状态估计新方法。首先,该方法基于发电机四阶动态方程建立了发电机动态状态估计模型,其次,在粒子滤波(PF)的框架下,该方法采用无迹卡尔曼滤波(UKF)求解PF的重要性密度函数,且在生成预测粒子的过程中使用了最新的量测信息,使得粒子的分布更加接近真实状态的后验概率分布。最后,通过美国西部系统协调委员会(WSCC)3机9节点系统和某实际电网系统的算例测试,将所提算法与UKF及PF的性能进行了对比。仿真结果表明,UPF在估计精度及对噪声的鲁棒性方面均优于PF与UKF。 展开更多
关键词 无迹粒子滤波 相量测量单元 发电机机电暂态 动态状态估计 鲁棒性
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发电机动态状态估计中的一种虚假数据注入攻击方法 被引量:7
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作者 李扬 李智 +1 位作者 陈亮 李国庆 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第7期1476-1488,共13页
精确、可靠的发电机动态状态量对电力系统的实时监测和控制至关重要。信息攻击的出现给发电机状态估计带来了新的挑战。其中,虚假数据注入(FDI)攻击通过对量测装置注入虚假数据,恶化了状态估计的精度。为此,该文提出一种针对发电机动态... 精确、可靠的发电机动态状态量对电力系统的实时监测和控制至关重要。信息攻击的出现给发电机状态估计带来了新的挑战。其中,虚假数据注入(FDI)攻击通过对量测装置注入虚假数据,恶化了状态估计的精度。为此,该文提出一种针对发电机动态状态估计的FDI攻击模型。首先,采用泰勒公式将发电机量测方程线性化;其次,根据FDI攻击前后量测残差不变的原理,建立攻击向量的表达式,将其施加在量测量中,从而躲避常规的不良数据检测,成功实施FDI攻击;然后,根据攻击程度分别设定三种攻击情形,通过容积卡尔曼滤波(CKF)和抗差容积卡尔曼滤波(RCKF)对所提的三种不同情形的FDI攻击进行验证;最后,IEEE9节点系统和新英格兰16机68节点系统的仿真结果验证了所提FDI攻击的有效性。 展开更多
关键词 动态状态估计 信息攻击 发电机 容积卡尔曼滤波 虚假数据注入攻击 PMU数据
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复杂噪声条件下基于抗差容积卡尔曼滤波的发电机动态状态估计 被引量:17
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作者 李扬 李京 +1 位作者 陈亮 李国庆 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第17期3651-3660,共10页
容积卡尔曼滤波(CKF)在非线性动态状态估计领域有着良好的估计效果。但由于容积卡尔曼滤波缺乏对量测噪声特性的在线自适应能力,其对不良数据和非高斯白噪声的处理效果并不理想。为了解决当量测量统计特性偏离先验统计特性时,容积卡尔... 容积卡尔曼滤波(CKF)在非线性动态状态估计领域有着良好的估计效果。但由于容积卡尔曼滤波缺乏对量测噪声特性的在线自适应能力,其对不良数据和非高斯白噪声的处理效果并不理想。为了解决当量测量统计特性偏离先验统计特性时,容积卡尔曼滤波算法性能下降和发散的问题,通过将抗差估计理论中的M-估计理论与容积卡尔曼滤波相结合,提出抗差容积卡尔曼滤波(RCKF)算法,并将其尝试应用于复杂噪声条件下的发电机动态状态估计中。IEEE 9节点系统和新英格兰16机68节点系统的仿真结果表明:在不同量测噪声且量测量存在不良数据的复杂噪声条件下,与传统CKF算法相比,所提抗差CKF算法均具有更好的估计精度和收敛能力,并能有效消除不良数据对估计效果的影响。 展开更多
关键词 动态状态估计 发电机 容积卡尔曼滤波 M-估计理论 量测噪声分布 不良数据 相量测量单元数据
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计及噪声和模型参数不确定的发电机动态状态估计 被引量:1
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作者 王要强 杨志伟 +2 位作者 王义 王克文 梁军 《郑州大学学报(工学版)》 CAS 北大核心 2023年第6期68-75,共8页
针对发电机动态状态估计过程中通信噪声以及模型参数不确定时估计精度降低和鲁棒性差的缺陷,提出了一种具有鲁棒性的发电机动态状态估计方法——H∞无迹粒子滤波(HUPF)。首先,建立四阶发电机的状态空间模型,利用无迹变换法计算粒子滤波... 针对发电机动态状态估计过程中通信噪声以及模型参数不确定时估计精度降低和鲁棒性差的缺陷,提出了一种具有鲁棒性的发电机动态状态估计方法——H∞无迹粒子滤波(HUPF)。首先,建立四阶发电机的状态空间模型,利用无迹变换法计算粒子滤波的重要密度分布,提高了滤波精度和计算效率,增加了算法的灵活性;其次,根据H∞滤波理论建立发电机模型不确定性的边界约束准则,并在此基础上结合无迹粒子滤波(UPF),设计了一种可以根据模型不确定性动态调整估计误差协方差的更新策略,进一步提升了发电机的估计精度和抗差性能。通过IEEE 39节点系统中的仿真算例验证了所提方法的有效性,测试结果表明:所提HUPF方法的均方根误差最低为0.006,最高为0.0458,相比于UKF、UPF和AUKF方法,HUPF方法的均方根误差最小,能够显著提高模型不确定情形下发电机的状态估计精度,并且具有更强的鲁棒性。 展开更多
关键词 发电机 动态状态估计 H∞滤波 非线性滤波 粒子滤波 模型不确定性 非高斯噪声
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基于插值H_∞扩展卡尔曼滤波的发电机动态状态估计 被引量:18
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作者 艾蔓桐 孙永辉 +2 位作者 王义 卫志农 孙国强 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第19期5846-5853,共8页
动态状态估计对于电力系统的监测和稳定性分析具有重要意义。相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)具备高采样率和同步数据,在动态状态估计中得到了广泛的应用。然而,由于PMU量测数据存在随机噪声,无法直接作为调度和控制的参... 动态状态估计对于电力系统的监测和稳定性分析具有重要意义。相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)具备高采样率和同步数据,在动态状态估计中得到了广泛的应用。然而,由于PMU量测数据存在随机噪声,无法直接作为调度和控制的参考数据。基于此,该文提出一种基于插值H∞扩展卡尔曼滤波(interpolation H∞extended Kalman filter, IHEKF)的发电机动态状态估计方法。该方法在扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)的基础上,利用自适应插值技术提高估计精度,并进一步采用H∞理论提高对噪声的鲁棒性。算例结果表明,IHEKF无论是在估计精度上还是在对噪声的鲁棒性能上较EKF均有所提高。 展开更多
关键词 动态状态估计 发电机 插值H∞扩展卡尔曼滤波 非线性 鲁棒性
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基于容积卡尔曼滤波的发电机动态状态估计 被引量:33
10
作者 陈亮 毕天姝 +3 位作者 李劲松 薛安成 李强 杨奇逊 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第16期2706-2713,共8页
同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)能够对动态过程中同步发电机功角进行直接量测,但随机误差`PMU存在量测误差,从而对应用造成不良后果。提出一种机电暂态过程中发电机动态状态估计新方法。基于发电机四阶动态方程建立了... 同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)能够对动态过程中同步发电机功角进行直接量测,但随机误差`PMU存在量测误差,从而对应用造成不良后果。提出一种机电暂态过程中发电机动态状态估计新方法。基于发电机四阶动态方程建立了发电机动态状态估计模型;给出了过程噪声误差计算方法;由于动态状态估计模型为非线性,进而提出基于容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter,CKF)的动态状态估计方法,利用球面-径向规则生成Cubature点,通过发电机动态方程对Cubature点进行变换,得到发电机状态量预报值。仿真分析利用某实际大区域电网同时实现了基于CKF和无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)的动态状态估计。对这两种方法的估计性能指标进行对比分析,结果表明CKF法状态估计效果和计算效率均优于UKF法状态估计。 展开更多
关键词 机电暂态 容积卡尔曼滤波 发电机 相量测量单元 动态状态估计
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基于伪量测自适应插值策略的发电机动态状态估计 被引量:13
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作者 侯栋宸 季嘉泓 +3 位作者 王建喜 孙永辉 王森 金洪洪 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期2359-2366,共8页
随着智能电网建设的推进,同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)技术逐步成熟并大量应用于电力系统中。针对扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)线性化误差和噪声鲁棒性的缺陷,提出一种基于伪量测自适应插值策略的插... 随着智能电网建设的推进,同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)技术逐步成熟并大量应用于电力系统中。针对扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)线性化误差和噪声鲁棒性的缺陷,提出一种基于伪量测自适应插值策略的插值强跟踪扩展卡尔曼滤波(interpolation strong tracking extended Kalman filter,ISTEKF)方法。该方法通过在EKF中引入强跟踪理论和基于有限状态机的伪量测自适应插值策略,有效提高了估计精度和噪声鲁棒性。仿真结果表明,所提方法相比于EKF和插值扩展卡尔曼滤波(interpolation extended Kalman filter,IEKF)具有更好的估计精度和鲁棒性。 展开更多
关键词 发电机 动态状态估计 伪量测 鲁棒性 EKF
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基于自适应容积卡尔曼滤波的双馈风力发电机动态状态估计 被引量:25
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作者 王彤 高明阳 +1 位作者 黄世楼 王增平 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期1837-1843,共7页
对风电机组进行状态监测,可以研究风电机组运行规律,对含风电电力系统的分析与控制具有重要意义。提出一种基于自适应容积卡尔曼滤波(adaptive cubature Kalman filter,ACKF)的双馈风力发电机(doubly fed induction generator,DFIG)动... 对风电机组进行状态监测,可以研究风电机组运行规律,对含风电电力系统的分析与控制具有重要意义。提出一种基于自适应容积卡尔曼滤波(adaptive cubature Kalman filter,ACKF)的双馈风力发电机(doubly fed induction generator,DFIG)动态状态估计方法。根据容积数值积分的原则,构建具有相同权值的容积点,经过DFIG非线性状态方程的传递,计算状态变量和误差协方差阵的预测值,利用量测量进行滤波修正,同时引入自适应技术,通过Sage-Husa估值器来实时估计过程噪声协方差,以建立DFIG动态状态估计模型。在含DFIG的改进四机两区系统进行算例分析,并与扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)、容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter,CKF)进行性能比较,验证了所提状态估计算法的准确性和鲁棒性。 展开更多
关键词 双馈风力发电机 自适应容积卡尔曼滤波 动态状态估计
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不确定量测下发电机动态状态估计性能分析
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作者 赵静波 卫志农 +3 位作者 王晗雯 解兵 黄梅 孟侠 《中国电力》 CSCD 北大核心 2020年第7期149-159,共11页
相量测量单元(PMU)中随机误差不可避免,在实际电网系统中PMU量测数据可能出现延时、重新排序甚至丢失等不确定情况。为准确估计电力系统机电暂态过程中的状态信息,首先建立量测丢失下的发电机动态状态估计模型;然后在某实际电网系统算... 相量测量单元(PMU)中随机误差不可避免,在实际电网系统中PMU量测数据可能出现延时、重新排序甚至丢失等不确定情况。为准确估计电力系统机电暂态过程中的状态信息,首先建立量测丢失下的发电机动态状态估计模型;然后在某实际电网系统算例中分别采用无迹混合滤波(UMF)、粒子滤波(PF)和所提出的改进粒子滤波(IPF)3种算法对发电机动态状态估计模型进行了仿真试验。仿真结果表明:在不确定量测系统下,改进的IPF算法的滤波性能和抗差性能优于UMF与PF算法,更适用于不确定量测下发电机动态状态估计。 展开更多
关键词 改进粒子滤波 无迹混合滤波 发电机机电暂态 动态状态估计 不确定量测
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采用区间型非同步监测数据的鲁棒动态谐波状态估计 被引量:8
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作者 林洪洲 邵振国 +2 位作者 陈飞雄 林俊杰 林潇 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期1701-1708,共8页
当前的谐波状态估计大多采用同步相量测量数据,但数据获取成本大,难以满足谐波状态估计的可观要求。相比较而言,电能质量监测装置成本更小、利于大范围布设,更容易满足谐波状态估计的可观要求,但谐波状态估计精度较低。因此,该文基于非... 当前的谐波状态估计大多采用同步相量测量数据,但数据获取成本大,难以满足谐波状态估计的可观要求。相比较而言,电能质量监测装置成本更小、利于大范围布设,更容易满足谐波状态估计的可观要求,但谐波状态估计精度较低。因此,该文基于非同步谐波监测数据,提出鲁棒动态谐波状态估计方法。首先,构建考虑谐波状态不确定性的动态谐波状态估计模型,并通过相角同步化手段处理非同步的谐波监测数据,以获取模型求解的启动值;其次,提出结合区间泰勒展开和上界优化方法的扩展区间卡尔曼滤波算法,对动态谐波状态估计模型进行求解,降低所得区间谐波状态估计量的保守性;同时,采用基于鲁棒因子的增益矩阵自适应调整方法,剔除坏数据对状态估计准确性的影响;最后,在IEEE57节点系统算例验证该文方法的可行性与有效性。 展开更多
关键词 电能质量 同步谐波监测数据 区间动态谐波状态估计 区间卡尔曼滤波算法
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基于WAMS的电力系统机电暂态过程动态状态估计 被引量:40
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作者 秦晓辉 毕天姝 杨奇逊 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第7期19-25,共7页
广域同步测量系统(wide area measurement system,WAMS)作为一种量测手段,不可避免地会存在量测误差和坏数据。如果对WAMS量测数据不进行估计而直接应用,将有可能导致采取错误的控制策略,甚至恶化系统状态,造成严重后果。针对该问题,根... 广域同步测量系统(wide area measurement system,WAMS)作为一种量测手段,不可避免地会存在量测误差和坏数据。如果对WAMS量测数据不进行估计而直接应用,将有可能导致采取错误的控制策略,甚至恶化系统状态,造成严重后果。针对该问题,根据WAMS实测数据,提出了一种电力系统动态过程中发电机状态变量估计的新方法。该方法将发电机转子运动方程与外部网络解耦,进而给出对WAMS实测功角轨迹进行估计的模型,提出了相应的坏数据检测和剔除方法以及整体算法流程。仿真结果表明该方法可以实时提供估计后的发电机状态信息,有效减小WAMS量测数据误差及坏数据的影响,为基于WAMS的各种动态应用与实时控制打下了基础。 展开更多
关键词 电力系统 发电机状态变量 动态状态估计 卡尔曼滤波 广域同步测量系统
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电网相量同步测量技术及应用 被引量:3
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作者 庞杰 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期62-66,共5页
为动态监测全网,分析了常规电网监测系统的缺陷,介绍了基于GPS(全球卫星定位系统)和现代通信技术的全新电网监测和控制手段——全网相量同步动态监测技术和系统,包括该系统中相量测量装置的设计原则、核心算法、系统通信方式的选择等关... 为动态监测全网,分析了常规电网监测系统的缺陷,介绍了基于GPS(全球卫星定位系统)和现代通信技术的全新电网监测和控制手段——全网相量同步动态监测技术和系统,包括该系统中相量测量装置的设计原则、核心算法、系统通信方式的选择等关键技术及其应用前景,重点阐述了该技术在系统动态过程监测、不稳定预测、系统状态估计和失步保护与故障定位等方面的应用。基于电网相量同步测量技术的动态监测系统,改变了常规电网监测系统的状态估计和控制方式,提供了直接电网监测和控制的依据,提高了整个系统的可观性。调度员可实时观察到全网各节点间相角差的变化情况,并作出调度和稳定控制策略。它在电网监测和安全稳定控制上开辟了一个新的领域,在电力系统的动态分析中有很大应用前景。 展开更多
关键词 电网 相量同步测量 动态监测 相角差 稳定控制 状态估计
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