در سیستم مدیریت انرژی مدرن (EMS) ، برنامه تخمین حالت (SE) یکسری از مقادیر خام اندازه گیری شده را پروسس و یک حل پخش بار بلادرنگ را بدست می آورد که پایداری برای توابع پیشرفته ، برای مشاهده و کنترل سیستم است . تخمین حالت بر اساس روابط ریاضی بین متغیرهای حالت سیستم و اندازه گیریها است ، متغیرهای حالت می تواند ، مقادیر ولتاژ و زاویه ولتاژ درتمام شینهای سیستم باشند . عمل محاسبه متغیرهای حالت مجهول بر اساس روشهای آماری با حداکثر یا حداقل کردن معیار خاصی ، صورت می گیرد . معیار مرسوم اینست که تفاوت بین مقادیر محاسبه شده (تخمین زده شده) و مقادیر اندازه گیری شده (مقادیر حقیقی) حداقل شود .
در یک سیستم توزیع تخمینگر حالت به این صورت طراحی می گردد که با توجه به اینکه در مقادیر اندازه گیری شده خطا وجود دارد و ممکن است برخی از اندازه گیریها اضافی باشند ، بهترین تخمین را از مقادیر دامنه و زاویه ولتاژ شینها در اختیار قرار دهد . سپس اطلاعات خروجی از تخمین حالت در مرکز کنترل سیستم در پخش بلادرنگ و کنترل قابلیت اطمینان سیستم های توزیع مورد استفاده قرار می گیرد . معمولاً تعداد اندازه گیریها از مقدار مورد نیاز جهت تخمین حالت بیشتر است بنابراین تخمینگر حالت مجموعه ای از اندازه گیریهای اضافی را به منظور تخمین حالت سیستمهای توزیع پردازش می نماید . سه نوع اندازه گیری بلادرنگ وجود دارد :
الف ) اندازه گیریهای آنالوگ که شامل مقدار ولتاژ شینها ، توانهای اکتیو و راکتیو جاری و تزریقی در خطوط
ب ) اندازه گیریهای منطقی شامل حالت کلیدها و بریکرها (دژنکتورها)
پ ) اندازه گیریهای مجازی که ممکن است شامل تخمین بار مصرفی (اطلاعات قبلی) و تزریقهای صفر در شین های پسیو باشد .
حال اگر مجموعه اندازه گیریها به تعداد کافی باشند و نحوه توزیع آنها در سیستم مناسب باشد تخمینگر حالت ، قادر خواهد بود حالت سیستم را محاسبه نماید . روشهای متعددی برای بدست آوردن راه حل تخمین حالت پیشنهاد شده است که این روشها در فصلهای مختلف بررسی شده است . در گذشته بیشتر سیستمهای توزیع ، قابل مشاهده و کنترل نبود ، بنابراین هیچ نیازی برای تخمین حالت وجود نداشت . تحت این شرایط برنامه پخش بار سیستم توزیع اغلب برای مقاصد برنامه ریزی همچون تلفات سیستم ، محاسبه ساختارهای مختلف فیدرها برای کاهش تلفات سیستم بکار می رفت .
کار اصلی تخمین حالت به حداقل رساندن خطاها و نقص های موجود در اطلاعات می باشد . معمولا این خطاها کوچک هستند اما در برخی موارد ممکن است زیاد باشد ، یک تخمینگر حالت می تواند خطاهای کوچک موجود در مقادیر اندازه گیری شده را برطرف کند و خطاهای بزرگ اندازه گیری شده را آشکار و مشخص نماید . برای انجام شبیه سازی سیستم توزیع با روش تخمین حالت به دو نوع اطلاعات نیاز می باشد ، آنها اطلاعات شبکه و اطلاعات اندازه گیری شده می باشند . درضمن ما دو نوع تخمینگر حالت داریم : استاتیکی و دینامیکی ، که ما نوع استاتیکی آن را مورد بررسی قرار می دهیم .
فهرست :
پیشگفتار
فصل اول : آشنایی با سیستم های توزیع
مقدمه
بخش های اساسی یک سیستم قدرت
اهمیت سیستم های توزیع در صنعت برق
اهمیت وظایف شرکت های توزیع کننده برق
تعریف شبکه
شبکه توزیع برق
شبکه های الکتریکی از نظرهای مختلف
شبکه های الکتریکی از نظر طبیعت
شبکه های الکتریکی از نظر تعداد سیم
شبکه های الکتریکی از نظر نوع اتصال
شبکه های الکتریکی از نظر ساخت
فصل دوم : اتوماسیون سیستمهای توزیع
مقدمه
کاربرد و ساختمان کلی مراکز کنترل و نظارت مدرن کامپیوتری در سیستمهای قدرت
مراکز کنترل از نظر سلسله مراتب
نقش سیستمهای کنترل و نظارت مدرن در پستها
هدف اصلی از سیستم کنترل، نظارت و جمع آوری اطلاعات خودکار کامپیوتری (اتوماسیون) در پست های توزیع
مزایای استفاده از سیستمهای کنترل و نظارت و جمع آوری اطلاعات خودکار(کامپیوتری)
اکتساب اطلاعات
تقسیم بندی اطلاعات
ترمینالهای مخصوص کنترل از راه دور ( RTU )
کاربرد تخمین حالت در اتوماسیون توزیع
فصل سوم : تخمین حالت در سیستمهای قدرت
مقدمه
تخمین حالت در سیستمهای قدرت
تخمین به روش حداقل مربعات وزندار با حداکثر شباهت
مفاهیم حداکثر شباهت
رابطه ماتریسی
فصل چهارم : تخمین حالت سیستمهای توزیع به روش معادله نرمال (روش آماری)
مقدمه
مدل سیستم و اندازه گیرها
مدل سیستم
تخمین حالت در سیستمهای توزیع
روش معادله نرمال (NEM)
فرمول بندی تخمین حالت با روش معادله نرمال بر اساس جریان
بررسی رویت شوندگی سیستم
مقایسه روش معادله نرمال بر اساس جریان با شکل های مختلف
فصل پنجم : تخمین حالت سیستم های توزیع بر مبنای جریان شاخه و ولتاژ گره
مقدمه
تخمین حالت
روش کمترین مربعات وزندار (WLS)
مدل فیدر
تخمین حالت سه فاز بر مبنای ولتاژ گره
توابع اندازه گیری
اندازه گیری های مقدار جریان شاخه
اندازه گیری های ولتاژ
اندازه گیری های توان
روش تخمین حالت بر مبنای جریان شاخه (Branch)
الگوریتم تخمین حالت بر مبنای جریان شاخه
تخمین حالت برای فیدرهای غربالی ضعیف
شبکه کاهش یافته
دلایل بکارگیری مدل فیدر کاهش یافته برای نمایش تخمین حالت
مقایسه روش تخمین حالت بر مبنای جریان شاخه و ولتاژ گره
فصل ششم : تخمین حالت سیستم های توزیع به روش مجزایی سریع
مقدمه
مدل تخمین حالت
تخمین حالت با معیار WLS
مجزائی
روش رایج
روش جدید
الگوریتم مجزائی
معادله نرمال با قیود یکسان (NE/C)
مدل فیدر بر اساس جریان
الگوریتم
اندازه گیری از راه دور (اندازه گیری توان جاری خطوط)
اندازه گیری مجازی
اندازه گیری های تزریقی صفر
رویت شوندگی سیستم
رویت شوندگی توپولوژیکی سیستم
رویت شوندگی عددی سیستم
مقایسه تخمین حالت با روش مجزائی سریع با سایر روش ها
فصل هفتم : روش های دیگری در تخمین حالت سیستم های توزیع
مقدمه
روشهای عاملیت متعامد (اورتوگونال)
روش ماتریس افزوده
روش پیترز ویلکنسون
نتیجه گیری
منابع