[发明专利]一种含节点注入功率不确定性的主动配电网三相区间状态估计方法

说明书

本发明公开了一种含节点注入功率不确定性的主动配电网三相区间状态估计方法，包括采用区间数对节点注入功率伪量测以及实时量测装置的量测误差的不确定性问题分别进行建模与分析；建立考虑不确定性的主动配电网三相区间状态估计数学模型；将所建立的主动配电网区间状态估计模型拆分为两个包含非线性区间约束条件的优化问题；采用一种基于迭代运算的线性规划方法结合稀疏矩阵技术对所建立的主动配电网三相区间状态估计数学模型进行有效求解。本发明弥补了当前配电网状态估计中忽略分布式电源出力间歇性以及电动汽车充电的不足，同时提高了测量的精度和算法的求解速度，为主动配电网下一步安全评估提供理论支撑。

技术领域

本发明涉及主动配电网三相状态估计方法，特别是涉及一种含节点注入功率不确定性的主动配电网三相区间状态估计方法。

背景技术

积极发展可再生能源发电并网技术、电动汽车入网技术等是我国调整能源结构、应对气候变化、转变经济发展方式和实现可持续发展的战略选择。未来高渗透率多类型分布式电源的发电并网、电动汽车等主动负荷以及大量智能终端设备的规模化接入与应用，使得传统的单向辐射状配电网逐步转变为含多能源供电系统、必要时辅助以弱环状拓扑结构运行的主动配电网。与此同时，配电网状态估计技术有望能够进一步快速、准确地感知系统的实时运行状态，为主动配电网其他高级管理软件如电压调节控制技术、分布式电源出力和主动负荷分配技术、主动配电网有功/无功协调优化技术以及智能配电系统自愈技术等提供可靠数据。

然而，未来大规模电动汽车的随机充电、高渗透率分布式电源的间歇性发电并网以及大量智能量测设备的量测误差等会使得主动配电网状态估计结果需要考虑更多的不确定性因素，传统方法面临严峻挑战，估计结果精度难以满足调度要求，如何考虑强不确定性对状态估计的影响是亟待解决的问题。

一般而言，对配电网中不确定性变量的建模方式主要有概率模型、模糊数模型和区间数模型。概率模型是将网络中不确定因素作为随机变量建立不同的概率模型，然后对概率分布函数进行采样并统计出变量的分布特征。模糊数模型需要根据大量历史统计数据获取可信性测度，并建立相应的隶属度函数。然而，基于概率分布和模糊理论的状态估计必须预先获取各不确定性变量详细的先验概率密度函数或隶属度函数，一方面易导致算法求解的时间复杂性增大，另外，实际电网中除了常规性电力负荷可以根据大量历史用电数据简单获知其概率分布以外，光伏、风电等分布式电源出力的完整概率密度函数却难以获取，绝大多数情况下只是知道其功率波动的上下界限。

发明内容

发明目的：为解决现有技术的不足，提供一种能满足当前配电网态势感知系统在大规模电动汽车和分布式电源发电系统并网后能够快速准确地感知系统实时运行状态的要求的含节点注入功率不确定性的主动配电网三相区间状态估计方法。

技术方案：一种含节点注入功率不确定性的主动配电网三相区间状态估计方法，包括以下步骤：

(1)采用区间数对含光伏发电、风力发电以及电动汽车充电系统的节点注入功率伪量测以及实时量测装置的量测误差的不确定性问题分别进行建模与分析；

(2)选取节点的三相电压幅值和相角作为系统待求的状态变量，建立考虑不确定性的主动配电网三相区间状态估计数学模型；

(3)基于误差未知但有界理论将所建立的考虑不确定性的主动配电网三相区间状态估计数学模型拆分为两个包含非线性区间约束条件的优化问题，便于进行分析与求解；

(4)采用一种基于迭代运算的线性规划方法结合稀疏矩阵技术对所建立的考虑不确定性的主动配电网三相区间状态估计数学模型进行求解。

进一步的，步骤(1)包括：

(11)在用区间数表征光伏发电系统出力不确定性时，采用上下限估计方法通过建立双输出神经网络模型对光伏发电系统出力进行区间建模；