Εκτίμηση κατάστασης δύο βημάτων με χρήση συμβατικών και συγχρονισμένων μετρήσεων

Abstract

Η συνεχώς αυξανόμενη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας και η ανάπτυξη των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας απαιτεί ολοένα και καλύτερη εποπτεία του συστήματος. Η σημαντικότερη μέθοδος για αυτή τη λειτουργία είναι η εκτίμηση κατάστασης, η οποία παρέχει μια δυναμική απεικόνιση της κατάστασης του δικτύου. Η μέθοδος αυτή βασίζεται στις μετρήσεις που μεταφέρουν συσκευές που βρίσκονται διασκορπισμένες σε διάφορα σημεία του δικτύου. Η βελτίωση της ακρίβειας των μετρήσεων και η άμεση μεταφορά τους στα κέντρα ελέγχου έχει μεγάλη σημασία για το αποτέλεσμα της εκτίμησης κατάστασης. Για το λόγο αυτό, παρατηρείται μεγάλη ανάπτυξη στην τεχνολογία των PMU, συσκευών που παίρνουν μετρήσεις τάσεως και ρεύματος με πολύ υψηλό ρυθμό, μεγάλη ακρίβεια και χρονική σήμανση. Ωστόσο, το υψηλό κόστος τους εμποδίζει την καθολική αντικατάσταση όλων των συμβατικών μετρήσεων SCADA με συγχρονισμένες μετρήσεις PMU. Έτσι, τοποθετείται μικρός αριθμός συσκευών PMU σε θέσεις στρατηγικής σημασίας του δικτύου, με αποτέλεσμα να συνυπάρχουν και τα δύο είδη μετρήσεων, και να προτείνονται πολλοί διαφορετικοί αλγόριθμοι για την τροποποίηση του κλασσικού εκτιμητή. Στη παρούσα εργασία, προτείνεται ένας τέτοιος υβριδικός αλγόριθμος 2 βημάτων, που επεξεργάζεται τις συγχρονισμένες μετρήσεις σε πρώτο στάδιο, και τις συμβατικές μετρήσεις στο δεύτερο. Ο αλγόριθμος αυτός αναπτύχθηκε σε περιβάλλον Matlab και εφαρμόστηκε στο δίκτυο των 118 και 2383 ζυγών της ΙΕΕΕ. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι βελτιώνεται κατά πολύ η ακρίβεια του υπολογισμού της κατάστασης του δικτύου.

The growing demand for electricity and the development of power systems requires better monitoring of the system. The most important method for this function is state estimation, which provides a dynamic display of network status. The method is based on measurements which many devices that are scattered in various parts of the network, are carrying to the control center. Improving the accuracy of measurements and direct transport to the control centers is of great importance for the outcome of the state estimation. For this reason, there is great progress in technology PMU, which are devices that take voltage and current measurements with very high rate, high accuracy and time stamp. However, their high cost prevents the universal replacement of all conventional SCADA measurements with measurements from PMU devices. So, a small number of PMU devices is placing in strategic locations of the network, thus coexist both types of measurements, and therefore many different algorithms for modifying the classical estimator have been proposed. This study introduces one two-step hybrid algorithm, which processes synchronized measurements initially, and conventional measurements secondly. The algorithm has been developed in Matlab environment and has been tested in networks with 118 and 2383 busses. The results show that there is a significant improvement for the accuracy of the calculation of network status.