摘要本文在介绍威海电网状态估计设计思路和应用经验的基础上，对状态估计实用化中的一些难点和疑点问题进行了阐述和探讨，以便为进一步开展地区电网能量管理系统的研究和实用化打下一个基础。
关键词状态估计实用化
1引言
随着国内调度自动化系统水平的提高，状态估计应用变得越来越广泛，调度运行人员也对状态估计提出了较高的要求。在整个能量管理系统中，电网信息和数据的采集、传送、处理是能量管理系统中SGADA的基本功能。电网运行状态的计算与分析是能量管理系统的高级应用功能。而状态估计又是高级应用的基础。状态估计将为调度员潮流、无功电压优化、短路电流计算、安全分析等应用提供更准确、更完善的电力系统运行状态。
1999年国调中心发布了《地区电网调度自动化系统应用软件基木功能实用要求及验收细则》，这为地调开展高级应用软件实用化建设提供了标准和依据，但地调在状态估计的设计和实施中还是有许多工作要做，有些是需要规范的，有些则需要探讨。木文在介绍威海电网状态估计设计思路和应用经验的基础上，对状态估计实用化中的一些难点和疑点问题进行了阐述和探讨。
2威海电网状态估计的设计思路
2.1威海电网EMS系统设计
威海电网担负着荣成、文登、乳山三县及威海市区的供电任务，局直属变电站有29座，其中220kV变电站6座，110kV变电站1座，35kV变电站22座，网控电厂一1座。
威海电网EMS系统于1998年10月投运。硬件构成如图2-1 G系统采用基于Rlsc技术的DEC Alpha工程工作站/服务器为硬件平台;UNIX操作系统;网络协议采用TCP/IP;数据库为Sybase " Motif图形界面;核心程序全部采用面向对象的程序设计语言C++编写。系统为客户/服务模式（ Client/Server），双以太网，功能分布，每台服务器都可有多个客户机，任意一台机器都可异地访问全网中所有功能。各应用程序如SCADA" PAS" DTS等都基于统一的平台来开发，采用图、模、库一体化的设计思路，这样做的好处是相同的数据只需录入1次，且用户界面完全一致。
2.2威海电网状态估计基本功能设计
威海电网状态估计数据流程图如图2-2。状态估计可根据实时量测确定网络拓扑和运行状态的最优估计，主要功能包括:拓扑分析、可观性分析、状态估计、坏数据检测和辨识、母线负荷预测及安全监视等。为减少不必要的计算量，在进行状态估计计算之前，先进行遥信和遥测预处理。遥信预处理是根据遥信和遥测的相关性和一致性识别遥信状态错误;遥测预处理是对遥测数据作门槛校验，检测出明显的坏数据。采用拓扑分析法进行网络可观性分析，对不可观测的区域自动填加伪量测达到全网可观。对有潮流量测的变压器可进行分接头档位估计。
状态估计采用数值稳定性较高的Hachtel扩展矩阵法，遥测坏数据识别采用量测估计残差辨识法，可同时识别多个坏数据，且识别过程和估计计算同步进行。母线负荷模型系数由状态估计结果自动更新，对由状态估计得到的实时运行状态可作越限校验，给出越限报警。
威海电网状态估计可周期启动、事件启动或召唤启动;画面调用实时响应时间小于2s;运行周期为1分钟;计算收敛精度为l .0e-3;目前威海电网模型包括线路71条，变坏器51台，母线148条;正常运行方式下，支路131条，节点102个。
2.3本章小结
网络拓扑和状态估计的基本功能是状态估计实用化的基础。在《地区电网调度自动化系统应用软件基本功能实用要求及验收细则》中称之为“实用要求”，就是软件开发商和用户俗称“底层”的东西。然而，仅有“底层”是远远不够的。要达到真正的实用化，还有很多工作要做。
3实用化中需探讨的几个问题
3.1支撑平台问题
应尽量采用与SCADA系统统一的支撑平台。
所谓统一支撑平台，通俗的理解就是状态估计等应用软件与SCADA系统共用一套数据库和图形系统。这样在实际应用中既减少了维护工作量，又便于应用功能的实现。不采用统一平台的系统有的是另外建立数据库和作图包，然后通过'MCP或UDP协议由SCADA系统转发实时数据，这样做，除增加了维护量外，实时性也难以保障。也有的是将高级应用部分作为一个独立的系统，然后将计算结果发给SCADA显示，这样做不可取，因为不同厂家的数据接口差异较大，会影响高级应用软件的实用效果。所以在系统设计时还是尽量采用与SCADA系统统一的支撑平台为好。
3.2量测问题
应尽量补足功率量测，采集重要的刀闸信息。
威海电网在状态估计实用化实施前作了以下工作:一是补足量测。一些厂站原来只有电流量测(缺少有功、无功量测)，己能满足电网监控的需求，但不能满足电网计算的要求，所以我们增加了部分变送器，补足部分必需的量测。二是校正方向。根据潮流计算对符号的规定，对现场的量测进行调整，线路量测全部为出母线为正，入母线为负;变压器各侧量测在正常运行方式下一律为正。值得注意的是，校正量测方向一定要变电站RTU上进行，尽量不采用主站SCADA取反的方式。三是刀闸量测的处理。采集重要的刀闸遥信，如旁路刀闸、双母线刀闸、母兼旁刀闸等。拓扑状态错误会影响状态估计的收敛性和估计精度，因此，当运行方式发生变化时，对无实时量测的刀闸状态，应通过人工设置及时对位，有必要把这项工作纳入调度规程中。
量测问题是个基础问题，只有事先将量测问题处理好，才不会在状态估计结果不准时首先埋怨“算法”。
3.3估计结果评估
明确估计结果评估标准是推进状态估计实用化工作的重中之重，状态估计合格率是一个重要指标。
见表3一1
经过多次测试，得出的威海电网状态估计经验值是:当单次估计合格率≥96%时，估计结果作为调度员潮流计算初始数据断面时的实际操作模拟误差≤ 1.5%，则潮流计算结果比较准确。
由于各地电网情况是不同的，即便是同一套状态估计应用软件在不同地调中得出的状态估计合格率经验值也不一样，因此地调必须反复实验，得出适合本网特点的经验值。
3.4操作界面的设计
状态估计的操作界面可考虑采用“分层”的设计思想。状态估计(或者说高级应用)就是一套应用软件，在使用者看来，不管采用什么先进的算法，界面友好、易操作、结果直观是最重要的。所谓分层，是指将大量的状态估计计算结果分类后提供给不同需求的人员。威海电网状态估计根据使用者的不同要求，划分了三层界面，第一层是调度员界面，仅提供状态估计断面的评估结果，因为他只需要知道此断面能否为其他应用提供依据即可。第二层是自动化维护人员界面，容纳第一层，同时提供量测系统维护平台，包括量测误差统计、坏数据表、伪量测添加、旁路代等。第三层是电网分析人员界面，容纳前两层，同时提供状态估计运行状态、迭代收敛情况、拓扑岛信息、设备参数表等。
见示意图:
界面分层提高了状态估计软件的使用效率，减轻了最终使用者一调度员的负担。
3.5外网等值问题
地调可因地制宜，灵活解决外网问题。
所谓外网等值就是对与地调相邻的地区网或省网进行网络简化处理，其目的是在进行调度员潮流计算时，使外部网络能够准确及时地响应内部网络的潮流变化。
对于地调，处理外网等值是个很棘手的问题。目前有两种方法，一是采用专用的等值模型如Ward等值和REI等值法，这两种等值都只是一种近似等值，且缺乏实时性，实际应用中存在很多问题为避免走弯路和浪费资源，笔者认为专用的等值软件不适合地调采用。二是建立实际的外网模型，寻找在省网中的唯一入口。
威海电网灵活地解决了外网问题。
如图所示，威海电网与外网有两个边界点，以烟台220KV电网和SOOKV潍坊站的220KV母线为外网，在潍坊站的220KV母线与省网建立唯一的潮流入口;由省局集中转发烟台220KV电网和潍坊站的实时数据，其转发数据量相当与一个220KV变电站的远动容量;在潍坊站的220KV母线与山东电网建立了唯一的潮流入口;以潍坊站220KV母线为全网的平衡点，网络拓扑和状态估计包、括整个外网。
赋予外网量测较低的权重，赋予边界点量测较高的权重，烟台网110KV及35KV网络等值为负荷，负荷点量测用主变220KV侧的量测置换，这样作的优点是减少了外网的量侧数量，降低了外网坏数据对状态估计的影响。
烟台网中11 OKV及35KV网络是以辐射型、供电网为主，将其等值为负荷后对潮流计算的影响可以忽略掉。
有的地调边界点多或不能找到与省网潮流的唯一入口，可向邻近电网延伸，使边界点尽量减少。实际的应用经验表明:向外延伸后，边界点越少，等值效果越好。
4结论
实施地调状态估计实用化是一项艰巨的工作，很多问题需要软件开发商和用户共同完成，软件开发商应把主要精力集中在基本功能的实施上，如算法问题、变压器抽头问题、零阻抗支路问题等;象本文中提到的五个问题则更多的需要用户在设计、施工和应用中灵活解决，威海电网状态估计的实用化经验可以提供参考。 |
