[发明专利]一种基于指数型目标函数的电力系统抗差状态估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于指数型目标函数的电力系统抗差状态估计方法，属于电力系统调度自动化与电网仿真技术领域。

背景技术

状态估计是能量管理系统的基础功能，它利用实际测量的量测数据和电网模型参数估计出电网的运行状态。最为广泛应用的状态估计方法是加权最小二乘法。当量测误差分布是无粗差的正态分布时，可以证明当加权最小二乘法状态估计算法的量测权重取量测方差的倒数时，加权最小二乘法状态估计是极大似然估计。但是，最小二乘法不具有抗差能力，即当量测中出现坏数据(粗差)时，估计结果急剧恶化。所以，实用的最小二乘法必须内嵌坏数据辨识程序。目前常用的坏数据辨识方法大都基于正则化残差，这种方法无法辨识出多个关联的坏数据，因此使用最小二乘法有可能计算失败。

为了解决这一问题，学者提出了抗差状态估计方法。所谓抗差估计，实际是在粗差(坏数据)不可避免的情形下，通过选择合适的估计方法，使未知量估计值尽可能少受粗差的影响，得出正常模式下的最佳估计值。

Handschin E.，Schweppe F.C，Kohlas J.，Fiechter A.，″Bad Data Analysis for Power SystemState Estimation″.IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems，Vol.PAS-94，No.2，pp.329-337，March/April，1975.提出可以通过修改估计算法来实现自动检测和压缩坏数据对估计结果的影响。论文提出了三类非二次型的目标函数：

(1)二次常数Quadratic-Constant(QC)

r_i是第i个量测的残差，σ_i第i个量测的误差的标准差，a是一个门槛值

(2)二次线性Quadratic-Linear(QL)

(3)二次方根Square Root(SR)

以上方法的最大问题是所有目标函数都不是连续可微的，在迭代计算中需要调整量测目标函数，计算复杂，很少实际应用。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于指数型目标函数的电力系统抗差状态估计方法，在电网调度中心，根据实际电网的电网模型和实时测量数据建立新的状态估计数学模型，估计出电网母线电压和相角，从而计算出线路、变压器、发电机、负荷等设备的有功和无功，整个估计过程不用进行坏数据辨识，以提高计算效率，并使实现方便。

本发明提出的基于指数型目标函数的电力系统抗差状态估计方法，包括以下步骤：

(1)建立一个基于指数型目标函数的状态估计模型；

maxJ(X)=Σiexp(-1Rii(zi-hi(X))2)]]>

s.t    c(X)＝0

其中，Z_i是实时测量值，包括电网线路或变压器的有功功率P_ij和无功功率Q_ij、母线的电压幅值V_i、发电机的有功功率P_i和无功功率Q_i、电力系统负荷的有功功率P_i和无功功率Q_i，R_ii是实时测量值的方差，h_i(X)是实时测量方程，X是电网的状态变量，包括所有节点的电压幅值V和相角θ，c(X)是没有挂接负荷和发电机的节点的有功和无功零注入伪量测的量测方程，实时测量方程h_i(X)的定义为：