JPH0716289B2 - Power system state estimation method - Google Patents
Power system state estimation methodInfo
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- JPH0716289B2 JPH0716289B2 JP61217575A JP21757586A JPH0716289B2 JP H0716289 B2 JPH0716289 B2 JP H0716289B2 JP 61217575 A JP61217575 A JP 61217575A JP 21757586 A JP21757586 A JP 21757586A JP H0716289 B2 JPH0716289 B2 JP H0716289B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電力系統の状態推定方法に係り、特にインピー
タンスのばらつきの大きな電力系統の状態推定に好適な
方法に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a power system state estimation method, and more particularly to a method suitable for power system state estimation with large impedance variations.
この種の状態推定は、第6図に示すように、最小2乗法
を用いて行うものであり、状態推定の解は下記第(1)
式の目的関数J(α)を最小にするxを求めることによ
り得らえる。As shown in FIG. 6, this kind of state estimation is performed by using the least squares method, and the state estimation solution is the following (1).
It can be obtained by finding x that minimizes the objective function J (α) of the expression.
J(x)=(y−f(x)Tw(y−f(x)) …
(1) y:観測値ベクトル x:母線電圧ベクトル f:yとxの関係を表す非線形関数ベクトル f(χ)のヤコビアン をHとすると解は下記のようにして求められる。 J (x) = (y- f (x) T w (y-f (x)) ...
(1) y: Observed value vector x: Bus voltage vector f: Non-linear function vector showing the relation between y and x Jacobian of f (χ) Let H be the solution as follows.
ステップ100では、k=0としてxの初期値x0を与え
る。次に、ステップ101で、ヤコビアンHを作成する。
次に、ステップ102では、次の連立1次方程式を解きΔ
Xを求める。In step 100, an initial value x 0 of x is given with k = 0. Next, in step 101, the Jacobian H is created.
Next, in step 102, the following simultaneous linear equations are solved and Δ
Find X.
(HTWH)・Δx=(HTW)(y−f(xk)…(2) ステップ103では、|Δx|がεより小さいか否かを判定
し、|Δx|<εであれば処理を終了し、そうでなけれ
ば、 XK+1=xK+Δx,K=K+1としてステップ101に戻
る。なお、ε:収束判定定数 ここで、重みwは計測器の精度より得られる値である。
理論的に付計測器の絶対誤差をaとすると重みは下記の
式で表わされるべきである。(H T WH) · Δx = (H T W) (y−f (xk) ... (2) In step 103, it is determined whether | Δx | is smaller than ε, and if | Δx | <ε The process is terminated, and if not, X K + 1 = x K + Δx, K = K + 1 and the process returns to step 101. ε: convergence determination constant Here, the weight w is a value obtained from the accuracy of the measuring instrument.
The weight should be expressed by the following equation theoretically, where a is the absolute error of the attached measuring instrument.
w=K・a2(Kは定数) …(3) しかしながら、この理論的に得られた値では数値計算の
誤算により非線形計算が収束しなくなることがあり、従
来は計測値の誤差と数値計算の収束性を考慮しながら試
行錯誤的に求めていた。また、極端にインピーダンスの
ばらつきの大きい系統では、電気学会技術資料PE−85−
39、“狭い地域に密集した電力系統の状態推定法”に記
載されているように、系統をインピーダンスの比較的大
きい変圧器と、比較的小さい送電線とに分け、変圧器の
うち発電機や負荷の変圧器など放射状のものを除いた主
として送電線よりなる1つの系統(以下この系統を中間
系統と呼ぶ),放射状の変圧器よりなる複数の系統に分
割し、まず中間系統で状態推定を行ない、次に対射状系
統で状態推定を行なう方法をとつている。しかしながら
この方式でも重みはマニユアル入力となつており、重み
決定のための理論は提案されていない。w = K · a 2 (K is a constant) (3) However, with this theoretically obtained value, the non-linear calculation may not converge due to incorrect calculation of the numerical calculation. It was sought by trial and error while considering the convergence of the. For systems with extremely large variations in impedance, the Institute of Electrical Engineers of Japan PE-85-
As described in 39, “Method for estimating the state of a power system densely packed in a small area”, the system is divided into a transformer with a relatively large impedance and a transmission line with a relatively small impedance. Divide into one system mainly consisting of transmission lines (hereinafter referred to as the intermediate system) excluding radial ones such as load transformers, and multiple systems consisting of radial transformers. Then, the method of state estimation in the anti-radiation system is used. However, even in this method, the weight is also a manual input, and a theory for determining the weight has not been proposed.
上記従来技術では重みの決定方法が定式化されておら
ず、重みは各観測値ごとにマニユアル入力であり、しか
も重みの決定は過去の経験から思考錯誤的に決定しなけ
ればならなかつた。In the above prior art, the method for determining the weight is not formulated, the weight is a manual input for each observation value, and the weight must be determined by thinking and error based on past experience.
本発明の目的は、上記問題を解決するため、重みを定式
化し、インヒーダンスのばらつきの大きい系統において
も確実に収束する電力系統の状態推定方法を提供するこ
とにある。An object of the present invention is to provide a state estimation method for a power system that solves the above-mentioned problems by formulating weights and surely converging even in a system in which the variation in inherance is large.
本発明は、インピーダンスの大きいところはあまり潮流
が流れず、インピーダンスの小さいところは大きな潮流
が流れる可能性があり、インピーダンスの小さいブラン
チの潮流に絶対誤差が大きく含まれ、インピーダンスの
大きいブランチの潮流に絶対誤差が少ないという点に着
目し、重みをインピーダンスの大きいブランチの潮流に
大きく、インピーダンスの小さいブランチの潮流に小さ
くするようにして上記目的を達成したものである。According to the present invention, there is a possibility that a large amount of tidal current does not flow in a place with a large impedance, and a large amount of tidal current may flow in a place with a small impedance. Focusing on the point that the absolute error is small, the above object is achieved by making the weight large for the flow of the branch having a large impedance and small for the flow of the branch having a small impedance.
すなわち、上記目的を達成した本発明は電力系統の複数
の点で観測されている電力潮流などの観測値に重みをも
たせ、これらの重みつき観測値と電力系統の接続状態を
基に、前記電力系統の全部の電力潮流などを、重みつき
最小2乗法を用いて推定する電力系統の状態推定方法に
おいて、各観測値に与えられる重みを、ヤコビアンの要
素を基に決定することを特徴とするものである。That is, the present invention which has achieved the above-mentioned object gives a weight to an observation value such as a power flow observed at a plurality of points of an electric power system, and based on the weighted observation value and the connection state of the electric power system, the electric power A method for estimating the state of a power system that estimates the total power flow of a system using a weighted least squares method, characterized in that the weight given to each observation value is determined based on the Jacobian element. Is.
本発明は観測値に与えられる重みを観測値の誤差をもと
に決定するのではなく、マトリックスの要素のばらつき
を小さくすることに着目して重みを決定しているため、
マトリックスの数値的性質がよくなり、ブランチのイン
ピーダンスのばらつきが大きい系統でも非線形計算が容
易に収束するようになった。The present invention does not determine the weight given to the observation value based on the error of the observation value, but determines the weight by focusing on reducing the dispersion of the elements of the matrix,
The numerical properties of the matrix have been improved, and the nonlinear calculation can be easily converged even in the system where the variation of the impedance of the branch is large.
以下,本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は状態推定のブロツク図である。FIG. 1 is a block diagram of state estimation.
第2図はインピーダンスのばらつきの大きい系統例を示
したものである。FIG. 2 shows an example of a system in which impedance variation is large.
第1図において、1は電力系統,2は系統縮約部,3はヤコ
ビアン作成部,4は推定計算部,5はバソドデータ判定部,6
は出力機器,7は重み決定部である。In FIG. 1, 1 is a power system, 2 is a system reduction unit, 3 is a Jacobian creation unit, 4 is an estimation calculation unit, 5 is a batho data determination unit, 6
Is an output device, and 7 is a weight determining unit.
第1図の電力系統1の例をを第2図に示す。第2図で
は、ブランチのインピーダンスはリアクタンスのみ、潮
流は有効潮流のみを考える。第2図において、インピー
ダンスの大きいブランチ8に流れる潮流(P14)と,イ
ンピーダンスの小さいブランチ9に流れる潮流(P23)
とは下記の式で表わされる。An example of the power system 1 of FIG. 1 is shown in FIG. In FIG. 2, only the reactance is considered as the impedance of the branch, and only the effective flow is considered as the tidal current. In Fig. 2, the tidal current flowing through the branch 8 with a large impedance (P 14 ) and the tidal current flowing through the branch 9 with a small impedance (P 23 )
Is expressed by the following formula.
ei:ノードiの電圧の実部 fi:ノードiの電圧の虚部 Xij:ノードiとノードjを結ぶブランチのリアクタン
ス それでは、第1図の実施例の動作を説明する。 e i : real part of voltage at node i f i : imaginary part of voltage at node i X i j: reactance of branch connecting node i and node j Now, the operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be described.
電力系統1よりオンラインで開閉器の開閉状態を系統縮
約部2に取り込み,零インピーダンスのブランチで接続
されているノードを1個のノードに縮約する。縮約され
た系統は母線電圧,線路潮流などの観測値とともにヤコ
ビアン作成部3に入力され、ここでヤコビアンが作成さ
れる。The open / closed state of the switch is taken into the system contracting unit 2 online from the power system 1, and the nodes connected by the zero impedance branch are contracted into one node. The reduced system is input to the Jacobian creation unit 3 together with the observed values such as the bus voltage and the line power flow, and the Jacobian is created here.
ここで、ヤコビアンの要素は、 となり、インピーダンスの大きいブランチ潮流に関する
ものは小さくなり、インピーダンスの小さいブランチ潮
流に関するものは大きくなる(電圧の実部で微分した項
も同様の性質が成り立つ)。作成されたヤコビアンは推
定計算部4に入力され、ここでゲインマトリツクスが作
成され、ヤコビアン作成部との間で繰返し計算が行なわ
れる。Here, the element of Jacobian is Therefore, the one related to the branch power flow with a large impedance becomes small, and the one related to the branch power flow with a small impedance becomes large (the same property holds for the term differentiated by the real part of the voltage). The created Jacobian is input to the estimation calculation unit 4, where a gain matrix is created, and iterative calculation is performed with the Jacobian creation unit.
一方重み決定部7では下記第(10)式で示される方法に
て重みを作成する。On the other hand, the weight determining section 7 creates weights by the method represented by the following expression (10).
hkiがHの要素で、Kが観測値,iがノードに対応すると
すれば、重みWkは、 となり、重みWkはインピーダンスの大きいブランチの
潮流に関するものは大きくなり、インピーダンスの小さ
いブランチの潮流に関するものは小さくなつて、前記重
みの性質と同様になる。If h ki is an element of H, K is an observed value, and i is a node, the weight W k is Thus, the weight W k becomes larger for the tidal current of the branch with a large impedance, and smaller for the tidal current of the branch with a smaller impedance, which is the same as the property of the weight.
一方、インピーダンスのばらつきの大きい系統でのゲイ
ンマトリツクスG=HTWHの数値的性質を考えると、ゲ
インマトリツクスの要素Gijは、 であるから、 重みWkをすべて1.0とした場合は、Gijの大きさはh
kiの大きさの2乗で影響をうけhkiはインピーダンスの
逆比に比例するためインピーダンスの大きさが1:103の
比であれば、ゲインマトリツクスの要素の大きさは106:
1となりインピーダンスの大きいものに対するゲインマ
トリックスの要素は数値計算上は0にほぼ等しくなる。
したがつて、第2図の系統のノードは他のノードから
離しているとみなされゲインマトリツクスGは非正則に
近くなる。On the other hand, considering the numerical properties of the gain matrix G = H T WH in a system with a large variation in impedance, the elements G ij of the gain matrix are Therefore, if all the weights W k are 1.0, the size of G ij is h
Influenced by the square of the size of ki , h ki is proportional to the inverse ratio of impedance, so if the ratio of impedance is 1:10 3 , the size of the gain matrix element is 10 6 :
The element of the gain matrix for the one with a large impedance is almost equal to 0 in the numerical calculation.
Therefore, the nodes in the system of FIG. 2 are considered to be separated from other nodes, and the gain matrix G becomes irregular.
ところが、第(10)式で与えられる重みを使用した場合
はn=1とすると、 となり、ヤコビアンの要素hkiの大きさはkが一定のと
きiが変化してもあまり大きさは変わらないと考える
と、第(12)式のGijはインピーダンスのばらつきには
影響をうけなくなり、ゲインマトリツクスGの数値性質
が非常によくなる、以上の説明は第(10)式のn=1の
場合であるが、一般の電力系統の観測値はブランチの潮
流のみでなく、ノード注入電力や電圧などもあるため、
状態推定を行なう各系統に応じてnの値を調節すればよ
い。However, when the weight given by the equation (10) is used and n = 1, Given that the size of the Jacobian element h ki does not change much even if i changes when k is constant, G ij in Eq. (12) is not affected by impedance variations. , The numerical property of the gain matrix G becomes very good. The above explanation is for the case of n = 1 in the equation (10), but the observed value of a general electric power system is not only the power flow of the branch but also the node injection power. There are also voltage and so on,
The value of n may be adjusted according to each system for which the state is estimated.
重み決定部7で上述の如き重みを作成し、これを推定計
算部4へ出力する。推定計算部4の非線形計算が終了す
ると結果はバツドデータ判定部5へ出力される。ここで
バツドデータの検出が行なわれ、バツドデータが存在し
た場合は修正されてヤコビアン作成部3に戻る。バツド
データが存在しなければ、結果をCRT等の出力機器6に
出力する。The weight determining unit 7 creates the weight as described above and outputs it to the estimation calculating unit 4. When the nonlinear calculation of the estimation calculation unit 4 is completed, the result is output to the bad data determination unit 5. Here, the bad data is detected, and if the bad data exists, the bad data is corrected and the process returns to the Jacobian creator 3. If the bad data does not exist, the result is output to the output device 6 such as a CRT.
以上が本発明を適用し、重みの自動計算を行なうシステ
ムの例である。The above is an example of the system to which the present invention is applied to automatically calculate the weights.
以下に本発明を適用した場合と、適用しない場合でのマ
トリツクスの数値的特性の比較を第2図の系統の例で行
なつてみる。Below, a comparison of the numerical characteristics of the matrix when the present invention is applied and when it is not applied will be made using the example of the system of FIG.
第2図において、インピーダンスの大きいブランチ8の
リアクタンスを0.75,インピーダンスの小さいブランチ
9のリアクタンスを1×10-4とし、ノード電圧の初期値
を(1.0,0.0)とすれば、ヤコビアン(第(6)式〜第
(9)式で計算した)は第3図に示すようになり、重み
をすべて1.0としたときのゲインマトリツクス(第(1
1)式で求まる)は第4図に示すようになる。この場
合、ゲインマトリツクスの第1行及び第1列の要素の大
きさは他にくらべて小さい値となつており、数値的には
非正則に近くなつている。In FIG. 2, if the reactance of the branch 8 having a large impedance is 0.75, the reactance of the branch 9 having a small impedance is 1 × 10 −4, and the initial value of the node voltage is (1.0,0.0), the Jacobian ((6 ) -Equation (9)) is shown in Fig. 3, and the gain matrix (Eq. (1
Equation 1) is obtained as shown in Fig. 4. In this case, the magnitudes of the elements in the first row and the first column of the gain matrix are smaller than the others, and are numerically close to irregular.
一方、本発明を適用した場合の第(12)式を用いて計算
したゲインマトリツクスを第5図に示しているが、この
場合はゲインマトリツクスの要素の大きさはそろつてお
り、十分正則な行列となつている。なお、本例は(10)
式でn=1とした場合である。On the other hand, FIG. 5 shows the gain matrix calculated using the equation (12) when the present invention is applied. In this case, the sizes of the elements of the gain matrix are uniform, and the gain matrix is sufficiently regular. It has become a line. This example is (10)
This is the case where n = 1 in the equation.
第6図のゲインマトリツクスは充分正則であるので、第
(2)式を解くことが可能となつた。Since the gain matrix of FIG. 6 is sufficiently regular, it is possible to solve the equation (2).
以上述べたように、本発明によれば、定式化された重み
を自動計算するため、従来のようなマニユアル入力が不
要となるだけでなく、従来より最大の離問とされ、1年
以上の時間をかけて試行錯誤的に求めていた重みの決定
方法が定式化されたため、状態推定の重み調整の労力が
大幅に軽減する。また、本発明によれば、従来は中間系
統と放射状態系統とに分割しなければ推定計算が不可能
であるインピーダンスのばらつきの大きな系統(インピ
ーダンスの最大と最小の比が103〜104程度)においても
一括計算が可能になり、状態推定を適用可能な系統が大
きく拡大されるという効果がある。As described above, according to the present invention, since the formalized weights are automatically calculated, not only the conventional manual input becomes unnecessary, but also the largest interrogation than the conventional one can be achieved. Since the method for determining the weight, which has been obtained through trial and error over time, has been formulated, the weight adjustment effort for state estimation is significantly reduced. Further, according to the present invention, a system with large variation in impedance, which cannot be estimated unless it is conventionally divided into an intermediate system and a radiation state system (the maximum and minimum ratios of impedance are about 10 3 to 10 4). ), Batch calculation is also possible, which has the effect of greatly expanding the system to which state estimation can be applied.
第1図は本発明に係る電力系統の状態推定方法を実現す
る装置を示すブロツク図、第2図はインピーダンスのば
らつきの大きい系統例を示す系統図、第3図はヤコビア
ンの具体例を示す説明図、第4図は従来方式のゲインマ
トリツクスの例を示す説明図、第5図は本発明を適用し
た場合のゲインマトリツクスの例を示す説明図、第6図
は従来の状態定理論を説明するために示すフローチヤー
トである。 1……電力系統、2……系統縮約部、3……ヤコビアン
作成部、4……推定計算部、5……バツドデータ判定
部、6……出力機器、7……重み決定部。FIG. 1 is a block diagram showing an apparatus for realizing a state estimation method of a power system according to the present invention, FIG. 2 is a system diagram showing an example of a system in which impedance variation is large, and FIG. 3 is an explanation showing a concrete example of Jacobian. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a conventional gain matrix, FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a gain matrix when the present invention is applied, and FIG. 6 is a conventional state theory. It is a flow chart shown for explaining. 1 ... Power system, 2 ... System reduction unit, 3 ... Jacobian creation unit, 4 ... Estimate calculation unit, 5 ... Bad data determination unit, 6 ... Output device, 7 ... Weight determination unit.
Claims (1)
潮流の観測値に重みをもたせ、これらの重みつき観測値
と電力系統の接続状態を基に、前記電力系統の全部の電
力潮流を、重みつき最小2乗法を用いて推定する電力系
統の状態指定方法において、各観測値に与えられる重み
を、マトリックスの要素の大きさのばらつきを小さく
し、数値的性質を良くするようにヤコビアンの要素を基
に計算することを特徴とする電力系統の状態推定方法。1. An observation value of a power flow observed at a plurality of points in a power system is weighted, and based on the weighted observation value and the connection state of the power system, the entire power flow of the power system is determined. In the state designating method of the power system for estimating by using the weighted least squares method, the weight given to each observation value is set so that the variation in the size of the elements of the matrix is reduced and the numerical properties are improved. A method of estimating the state of a power system, which is characterized in that it is calculated based on the elements of.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61217575A JPH0716289B2 (en) | 1986-09-16 | 1986-09-16 | Power system state estimation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61217575A JPH0716289B2 (en) | 1986-09-16 | 1986-09-16 | Power system state estimation method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6373831A JPS6373831A (en) | 1988-04-04 |
| JPH0716289B2 true JPH0716289B2 (en) | 1995-02-22 |
Family
ID=16706424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61217575A Expired - Lifetime JPH0716289B2 (en) | 1986-09-16 | 1986-09-16 | Power system state estimation method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0716289B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5915342B2 (en) * | 2012-04-06 | 2016-05-11 | 富士電機株式会社 | Power system state estimation method |
| JP6536134B2 (en) * | 2015-04-01 | 2019-07-03 | 富士電機株式会社 | Power system state estimation device, power system state estimation program, and power system state estimation method |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61273130A (en) * | 1985-05-24 | 1986-12-03 | 三菱電機株式会社 | State estimate system of power system |
-
1986
- 1986-09-16 JP JP61217575A patent/JPH0716289B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6373831A (en) | 1988-04-04 |
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