روش جایگزین تخمین حالت دینامیکی سیستم قدرت بر اساس تبدیل بدون بو

IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS, VOL. 27, NO. 2, MAY 2012

An Alternative Method for Power System Dynamic State Estimation Based on Unscented Transform

Abstract—An efficient, timely, and accurate state estimation is a prerequisite for most energy management system (EMS) applications in power system control centers. The emerging wide-area measurement systems (WAMSs) offer new opportunities for developing more effective methods to monitor power system dynamics online. Recently, alternative methods for power system state estimation have caught much attention. Due to the nonlinearity of state transition and observation equation, linearization and Jacobian matrix calculation are indispensible in the existing methods of power system state estimation. This makes WAMS’ high performance compromised by burdensome calculation. In order to overcome the drawbacks, this study tries to develop an effective state estimation method without the linearization and Jacobian matrix calculation. Firstly, unscented transformation is introduced as an effective method to calculate the means and covariances of a random vector undergoing a nonlinear transformation. Secondly, by embedding the unscented transformation into the Kalman filter process, a method is developed for power system dynamic state estimation. Finally, some simulation results are presented showing accuracy and easier implementation of the new method.

Index Terms—Nonlinear filter, power systems dynamics, state estimation, unscented transform, wide-area measurement systems.

روش جایگزین تخمین  حالت دینامیکی سیستم قدرت بر اساس تبدیل بدون بو

چکیده

تخمین حالت موثر، فوری، و دقیق شرطی لازم در بیشتر کاربردهای سیستم مدیریت انرژی (EMS) در مراکز کنترل سیستم قدرت است. سیستم­های جدید اندازه­گیری با حوزه­ی گسترده (WAMSها) فرصت­های تازه­ای برای توسعه­ی روش­های بسیار موثر به منظور نظارت آنلاین بر دینامیک­های سیستم قدرت ارائه می­کنند. به تاز­گی، روش­های جایگزین برای تخمین حالت سیستم قدرت توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. با توجه به غیرخطی بودن گذار حالت و معادله­ی مشاهده، محاسبات ماتریس ژاکوبین و خطی­سازی در روش­های موجود تخمین  حالت سیستم قدرت ضروری است. این امر باعث می­شود تا عملکرد بالای WAMS منجر به بار محاسباتی عظیمی شود. به منظور غلبه بر این مشکل، این تحقیق تلاش می­کند تا روش تخمین حالت موثر را بدون محاسبه­ی ماتریس ژاکوبین و خطی­سازی ایجاد کند. ابتدا، تبدیل بدون بو به عنوان روش موثری به منظور محاسبه­ی میانگین­ها و کواریانس­های بردار تصادفی یک تبدیل غیرخطی معرفی می­شود. در مرحله­ی دوم، با جاسازی تبدیل بدون بو در درون فرآیند فیلتر کالمن، یک روش برای تخمین حالت دینامیک سیستم قدرت ایجاد می­شود. در نهایت، برخی نتایج شبیه­سازی ارائه می­شوند که دقت و پیاده­سازی آسان­تر روش جدید را نشان می­دهد.

کلمات کلیدی

فیلتر غیرخطی، دینامیک­های سیستم­های قدرت، تخمین حالت، تبدیل بدون بو، سیستم­های اندازه­گیری حوزه گسترده.