表7气网单独状态估计与电-气耦合估计效果比较统计数据的结果。
采取的统计分析量有量测误差统计值和计误差统计值。
从表6可以看出电-气耦合状态估计对电网的估计效果,相比电网单独估计而言,有相对明显的提升,在本算例中,主要原因是电网规模较小,气网的冗余度相对要多一些,电-气耦合状态估计可以利用气网较多的冗余度,来提高电网状态估计的效果。但由于计算规模的扩大,电-气耦合状态估计所用的时间大约是电网单独状态估计的4倍。
从表7可以看出,电-气耦合状态估计对气网的估计效果,相比气网单独估计而言,几乎没有提升。而相反的,由于计算规模的增大,电-气耦合状态估计所用的时间大约是气网单独状态估计的3倍。因此从提高气网状态估计精度的角度来看,电-气耦合状态估计并不优于气网单独状态估计。
综上所述,电-气耦合状态估计的主要意义不在于估计精度的提升,这一点与电-热耦合状态估计相似。电-气耦合状态估计的主要意义在于得到全局一致解,并实现边界坏数据辨识,这两点将会分别在4.2、4.3小节中进行说明。
4.2全局一致解与耦合端口精度分析
4.3边界坏数据辨识能力分析
对于电网而言,其节点上可能会存在多个注入,尤其对发电机节点而言,其也可能接有负荷。如对图5所示电-气耦合网络而言,节点2和4除了接燃气轮机外,同时可能接有负荷,此时电-气耦合网络如图6所示。
图6电网节点多注入的电-气耦合网络结构
对于图6中所示的电-气耦合网络,在进行电网状态估计时,是将各节点注入注出求和,再进行状态估计。若节点注入量中存在坏数据,则电网状态估计只能定位到相应节点,但不能正确找出究竟是该节点的哪项注入出现了坏数据,而电-气耦合状态估计则可以利用电-气耦合元件约束,找出坏数据具体出在哪里。在图6所示算例中,在节点2设置270MW有功负荷,节点4设置80MW有功负荷。
若节点2和4的发电机有功功率均出现坏数据,测试电-气耦合状态估计能否在非全量测配置下正确辨识坏数据,由于电网拓扑较为简单,为了保证坏数据的正确辨识,适当增加了量测配置,以提高冗余度。表9和表10分别为电网、气网量测配置情况。
当电网2号节点和4号节点发电机有功功率均出现坏数据时,由于电网各节点不止一个注入量,故将电网坏数据辨识的结果整理为表11。
表9电-气耦合坏数据辨识电网量测配置
表10电-气耦合坏数据辨识气网量测配置
表11多注入电功率节点电-气耦合状态估计坏数据辨识结果
电-气耦合状态估计能够通过电气耦合约束,正确辨识出坏数据,而电网单独状态估计则无法正确定位坏数据。
5结论
电-气耦合网络由于在传输过程中几乎没有损耗,其供应范围通常在城市级及以上,并且为保证供气的可靠性,气网通常含有环,与输电网类似。相比之下,热电联合网络由于热网在传热过程中不可避免的热损,供应范围通常较小,一般在园区级,其中热网通常呈辐射状分布,与配电网类似。因此电-气耦合网络状态与热电联合状态估计存在很多不同,需要独立于热电联合状态估计方法,建立电-气耦合状态估计方法。
本文第一次提出了适用于复杂气网的稳态状态估计方法。根据压缩机和调压阀的特性,建立了适用于复杂气网的稳态状态估计方法。通过算例,证实了该方法可以实现非全量测下的多坏数据辨识,符合实际工程对状态估计的需求。
在此基础上,本文建立了电-气耦合网络状态估计方法,其状态估计结果满足电-气耦合元件运行约束。单就状态估计结果的精度而言,电-气耦合估计的结果较单独估计并没有明显提升。但是由于电-气耦合状态估计考虑了电-气耦合元件的约束,因此满足电-气耦合元件的运行约束,而单独状态估计的结果往往不能契合电-气耦合元件的运行约束。此外,当电-气耦合网络边界出现多注入时,电-气耦合网络状态估计可以利用电-气耦合元件约束,辨识单独状态估计不能辨识的坏数据。同时电-气耦合网络状态估计方法也为电-气耦合网络能量管理系统后续的研究打下了基础。（董今妮, 孙宏斌, 郭庆来, 盛同天, 乔铮）
