基于结点电压法的配电网状态估计算法matlab仿真

news2024/11/23 12:38:00

1.程序功能描述

2.测试软件版本以及运行结果展示

3.核心程序

4.本算法原理

4.1 结点电压法的基本原理

4.2 结点电压法在配电网状态估计中的应用

5.完整程序

1.程序功能描述

基于结点电压法的配电网状态估计算法.对配电网实施有效控制和操作的前提是实时数据库中数据的可靠性和准确性。状态估计是一种利用测量数据的相关性和冗余度，应用计算机技术采用数学处理方法来对运行参数进行处理，以提高数据的可靠性和完整性，有效获得电力系统实时状态信息的方法。

2.测试软件版本以及运行结果展示

MATLAB2022a版本运行

3.核心程序

.......................................................................
    
    %计算雅可比矩阵
    %Jacobian = [Jacobian_1_1 Jacobian_1_2; 
    %            Jacobian_2_1 Jacobian_2_2; 
    %            Jacobian_3_1 Jacobian_3_2; 
    %            Jacobian_4_1 Jacobian_4_2; 
    %            Jacobian_5_1 Jacobian_5_2];
    
    [Jacobian_1_1,Jacobian_1_2] = func_Jacobian_1(Len_IVM,Num_Bus);
    
    [Jacobian_2_1,Jacobian_2_2] = func_Jacobian_2(V_est,Ang_est,G,B,Index_real_power_injection,FROM_BUS,Len_IRPI,Num_Bus);
    
    [Jacobian_3_1,Jacobian_3_2] = func_Jacobian_3(V_est,Ang_est,G,B,Index_reactive_power_injection,FROM_BUS,Len_IRP,Num_Bus);
    
    [Jacobian_4_1,Jacobian_4_2] = func_Jacobian_4(V_est,Ang_est,G,B,Index_real_powerflow,FROM_BUS,TO_BUS,Len_IRPS,Num_Bus);

    [Jacobian_5_1,Jacobian_5_2] = func_Jacobian_5(V_est,Ang_est,G,B,Shunt_Admittance,Index_reactive_powerflow,FROM_BUS,TO_BUS,Len_IRPF,Num_Bus); 

    
    % Measurement Jacobian, Jacobian..
    Jacobian = [Jacobian_1_1 Jacobian_1_2; 
                Jacobian_2_1 Jacobian_2_2; 
                Jacobian_3_1 Jacobian_3_2; 
                Jacobian_4_1 Jacobian_4_2; 
                Jacobian_5_1 Jacobian_5_2];
    Gm              = Jacobian'*inv(Error)*Jacobian;
    %计算误差
    r               = Values - h;
    %进行状态估计
    dE              = inv(Gm)*(Jacobian'*inv(Error)*r);
    Vector_est      = Vector_est + Step*dE;
    Ang_est(2:end)  = Vector_est(1:Num_Bus-1);
    V_est           = Vector_est(Num_Bus:end);
    Times           = Times + 1;
    Error_aim       = mean(abs(dE));
    errors(Times-1) = Error_aim;
    h_est{Times-1}  = h;
    pause(0.001);
end

disp('状态估计结果');
disp('网络节点 --- 电压幅度    --- 电压相位角度');
for m = 1:Num_Bus
    fprintf('%4d        ',m); 
    fprintf('%8.8f     ',V_est(m)); 
    fprintf('%8.8f  ',Ang_est(m)); 
    fprintf('\n');
end

figure;
subplot(211);
plot(1:Num_Bus,V_est,'-bs',...
    'LineWidth',1,...
    'MarkerSize',6,...
    'MarkerEdgeColor','k',...
    'MarkerFaceColor',[0.9,0.0,0.0]);
grid on;
xlabel('节点号');
ylabel('电压估计值');
subplot(212);
plot(1:Num_Bus,Ang_est,'-bs',...
    'LineWidth',1,...
    'MarkerSize',6,...
    'MarkerEdgeColor','k',...
    'MarkerFaceColor',[0.9,0.0,0.0]);
grid on;
xlabel('节点号');
ylabel('电压角度估计值');


figure;
plot(errors,'-bs',...
    'LineWidth',1,...
    'MarkerSize',6,...
    'MarkerEdgeColor','k',...
    'MarkerFaceColor',[0.9,0.0,0.0]);
grid on;
xlabel('迭代次数');
ylabel('状态估计误差');


figure;
subplot(211);
plot(abs(Values),'b-*');
hold on
plot(abs(h_est{2}),'r-s');
grid on;
legend('真实值','估计值');
xlabel('测量值编号');
ylabel('电压幅度');
title('初始条件下实际值和估计值的误差对比');
subplot(212);
plot(abs(Values),'b-*');
hold on
plot(abs(h_est{end}),'r-s');
grid on;
legend('真实值','估计值');
xlabel('测量值编号');
ylabel('电压幅度');
title('完成估计之后实际值和估计值的误差对比');
27_004m

4.本算法原理

配电网是电力系统的重要组成部分，其运行状态直接影响到电力系统的稳定性和供电质量。因此，对配电网的状态进行准确估计是保障电力系统安全运行的关键。基于结点电压法的配电网状态估计算法是一种常用的方法，它利用结点电压信息来推算配电网的运行状态。结点电压法是一种基于电路分析的状态估计算法，它利用配电网的拓扑结构和结点电压信息，通过解算线性方程组来估计配电网的状态。在配电网中，每个结点都有一个对应的电压值，这些电压值受到注入该结点的功率、结点之间的阻抗以及相邻结点电压的影响。