[发明专利]一种基于残差归一化的权函数最小二乘状态估计方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统调度自动化领域，具体涉及一种基于残差归一化的权函数最小二乘状态估计方法。

背景技术

电力系统状态估计是能量管理系统的重要组成部分，是运行电力系统其它应用软件的基础，其结果直接影响电网调度的智能化分析与决策。自1970年Schweppe首次将状态估计引入电力系统以来，国内外学者和工程人员对状态估计进行了大量、深入的研究和实践，这期间出现了各种各样的状态估计方法。

目前，加权最小二乘估计法(Weighted least squares,WLS)作为在状态估计中应用最为广泛的方法之一，其模型简单、易于求解，但不具有抗干扰性，因此出现了抗差状态估计。现有的抗差状态估计方法包括指数型目标函数抗差状态估计法(Maximum exponential square,MES)、基于标准化残差倒数的权函数最小二乘状态估计、以及指数加权最小二乘抗差状态估计法(Exponential function weighted least squares,EFWLS)等。但是这些方法在计算中由于标准化残差的计算会使每次迭代消耗大量时间，从而影响了它们在实际系统中的应用。

基于此，曾有提出的方法可在一定程度上提高计算效率，但求解过程复杂，对一些大型的电力系统计算量太大，因此不易得到广泛运用。也有人提出了指数权函数的状态估计算法(Exponential least absolute value,E-LAV)，提高了计算效率，但抗不良杠杆量测的能力较低。因此，需要为电力系统状态估计提供一种既能满足计算效率要求，又有良好抗差性能的估计方法，以满足实际工程运用的需要。

发明内容

本发明的目的是针对现有状态估计研究方法的不足，提出一种计算效率高、收敛性好、且能有效抑制不良杠杠量测的基于残差归一化的权函数最小二乘状态估计方法(Residuals normalized weighted least squares,RNWLS)。

实现本发明的技术方案是：一种基于残差归一化的权函数最小二乘状态估计方法，利用计算机，通过程序，首先输入数据终端采集到的任一时间断面的SCADA数据、网络结构及参数信息并初始化，然后计算网络的节点导纳矩阵，形成零注入等式约束方程，接着综合考虑电压幅值量测方程、注入功率量测方程、支路功率量测方程，以节点电压的幅值与相角为状态变量，计算相应残差、雅克比矩阵以及权函数，最后更新状态变量，进行收敛性判断，来实现电网的状态估计。所述方法的具体步骤如下：

(1)输入基础数据及初始化

1)输入基础数据

首先输入任一时间断面下电网的数据采集与监视控制系统即SCADA数据、网络结构及参数信息；所述电网的SCADA数据包括节点电压幅值、节点注入功率以及支路功率；所述网络结构及参数信息包括网络元件的电阻、电抗、电纳、额定电压以及功率基准；所述网络元件包括线路以及变压器。

2)参数初始化

设置m阶单位矩阵R^-1，所述单位矩阵R^-1对角线元素全为1，非对角线元素全为0，m为状态估计中实际的量测变量个数；设置状态估计时节点电压幅值的初值均为标幺值1，相角均为0；所述网络元件的阻抗和电纳均归算为标幺值；节点注入功率以及支路功率也归算至标幺值；初始化最大迭代次数Tmax为40～60；收敛精度ε为10^-3～10^-5，以及权重计算时小残差的检测门槛值r_min＝0.002，并设置迭代次数time＝1。

(2)计算节点导纳矩阵

第(1)步完成后，利用公式(1)计算节点导纳矩阵Y：

式中，节点导纳矩阵的对角线元素表示为Y_ii，节点导纳矩阵的非对角线元素表示为Y_ij，均由上式计算得到；y_ij为节点i和节点j之间的支路阻抗z_ij的倒数；符号j∈i表示节点j和节点i直接相连，且当节点i有接地支路时还应包括j＝0时的情况。

(3)形成零注入等式约束方程

第(2)步完成后，选取量测量中既不是发电机节点也不是负荷节点的节点，将所述节点的注入功率作为零注入等式约束方程，表示为：

c(x)＝0(2)