[发明专利]基于半不变量法的电力系统状态估计可信度评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统分析和控制领域，具体涉及一种基于半不变量法的电力系统状态估计可信度评估方法。

背景技术

电力系统状态估计利用现场量测、网络拓扑、网络参数及其它可用信息，依靠量测冗余过滤量测过程中不可避免的噪声，检测并识别坏数据。状态估计是EMS系统的核心，同时也是电力系统分析和控制的基础，EMS中其它应用程序的有效运行和电力系统控制很大程度上依赖于状态估计所提供数据的精度。

自F.C.Schweppe等于上世纪70年代初提出以来，研究学者提出了一系列的状态估计方法，比如最小二乘估计方法（WLS），最小加权绝对值方法（WLAV），最小二次-线性函数法（QL），最小二次-常函数法（QC）等。这些方法一般基于以标量函数为目标的优化问题的求解得到系统的一个估计状态。目标函数的选取往往基于对于量测误差在统计学意义上的某种假设，即不同方法仅适用于不同的假设情景，比如WLS在噪声呈正态分布时是无偏估计，精度较高，而WLAV则对应于拉普拉斯分布。

目前主要存在两个问题:1、估计值和真值的关系无从考量，从而无法对估计值的精度进行评估；2、不同状态估计方法得出的估计结果孰优孰劣无从考察，使得目标函数的选取往往存在主观性，无法保证估计结果的精度。出现这两个问题的根本在于没有针对电力系统状态估计的可信度评估方法。

状态估计结果的不确定性主要来自量测误差和系统参数的不确定性，本发明重点考察量测误差的不确定性。量测误差的不确定性可采用概率分布的形式进行描述，比如在只考虑随机因素的情况下该分布为正态分布。相应的，估计误差的不确定性同样可采用概率分布的形式进行描述，如果已知估计误差的概率特性，则估计结果的可信度评估将水到渠成。半不变量法是一种根据原始概率分布求取映射后概率分布的方法，通过用半不变量来描述概率特性，可大大简化概率映射的过程，从而使得多维随机变量的概率求解成为了可能。半不变量法目前已应用在随机潮流、随机最优潮流等电力系统应用中，本发明将采用半不变量法，根据量测误差的概率特性，求出估计误差的概率分布，进而对估计结果的可信度进行评估。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种既可对单个量测的估计可信度进行评估，也可对整个状态估计系统的可信度进行评估的基于半不变量法的电力系统状态估计可信度评估方法。

根据本发明实施例的基于半不变量法的电力系统状态估计可信度评估方法，包括步骤：S1：初始化状态估计模型；S2：计算量测置信区间及其各阶半不变量；S3：牛顿法迭代求解状态估计优化模型，以得到量测估计值及其各阶半不变量；S4：根据S3中得到的各阶半不变量，计算量测估计值的概率分布及置信区间；以及S5：根据S4得到的量测估计值的置信区间，计算可信度指标。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S1进一步包括步骤：S11：输入网络模型和参数；S12：输入量测数据及误差概率特性；以及S13：分析电力网络拓扑。

在本发明的一个实施例中，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：S21：计算量测置信区间；以及S22：计算量测误差的各阶半不变量，根据半不变量的定义和性质，可得到各阶半不变量和各阶矩之间的递推关系。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S5进一步包括：S51：计算估计值置信区间；以及S52：计算可信度指标。

本发明提出了基于置信区间的电力系统状态估计可信度指标，既可对单个量测的估计可信度进行评估，也可对整个状态估计系统的可信度进行评估。进一步提出了基于半不变量法的估计结果置信区间求解方法，该方法只需在状态估计迭代过程中进行一次矩阵运算即可，计算量小，对状态估计系统改动较小，同时该方法适用于不同的状态估计方法、不同的量测误差分布，计算精度高。对状态估计结果的评估将有助于改进估计精度，避免不良估计结果可能给控制系统带来的严重后果，从而为自动闭环控制奠定基础。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为基于半不变量法的电力系统状态估计可信度评估方法流程图；

图2为基于半不变量法的电力系统状态估计可信度评估算法详细流程图；

图3为不同量测冗余下的可信度指标柱状图；以及

图4为不同坏数据比例下的可信度指标柱状图。