[发明专利]基于多簇粒子滤波的多端柔性直流输电系统状态评估方法

权利要求书

1.一种基于多簇粒子滤波的多端柔性直流输电系统状态评估方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)对多端柔性直流输电系统进行子系统划分和运行状态建模，得到典型的多端柔性直流输电系统状态转移方程和测量方程；具体包括：

1)将多端柔性直流输电系统划分为8个子系统，分别包括：12脉动阀组、换流变压器、断路器、平波电抗器、控制系统、直流滤波器、交流滤波器、直流线路；

2)建立多端柔性直流输电系统状态方程，其状态方程为：

y_k＝Hx_k+n_k (2)

其中：

式(1)为多端柔性直流输电系统状态转移方程，x_k为多端柔性直流输电系统运行状态评估值，k为迭代次数，迭代时间间隔单位为年，v_k为过程噪声；

式(2)为多端柔性直流输电系统测量方程，y_k为监测变量，包括12脉动阀组、换流变压器、断路器、平波电抗器、控制系统、直流滤波器、交流滤波器和直流线路的运行状态值，H为测量向量H＝[0.046 0.002 0.003 0.001 0.363 0.210 0.329 0.046]^-1，n_k为测量噪声；

(2)采集待评估的多端柔性直流输电系统的测量向量的样本集，生成一定数量的初始粒子集合，对初始粒子集进行聚类处理，利用典型状态方程对多端柔性直流输电系统进行状态预测，最后利用真实测量值和预测值的差值对粒子滤波的结果进行修正和重采样，最终实现对多端柔性直流输电系统的状态评估；具体包括：

1)采样，采集多端柔性直流输电系统持续监测变量集Y＝{y_k,k＝1,2,…,N_s}，其中N_s为样本总数；

2)多簇粒子生成，随机生成N_s族粒子，每族粒子为M个，则粒子先验状态集可表示为其中，t表示族序数t＝1,2,…,N_s，m表示粒子数m＝1,2,…,M；

3)粒子调整阈值判据，若满足则对粒子进行更新，否则计算粒子族权重，包括：

粒子调整阈值判据：

式中，y_m为粒子m的测量值，q_m为重要性概率密度函数，为粒子m的先验状态值；

粒子状态调整，后验粒子状态值：

式中，为后验粒子状态值，为第t族先验粒子状态均值，A为调整矩阵，为后验粒子卡尔曼均值：

式中，G为卡尔曼增益G＝R^fH^T(HR^fH^T+γI)^-1，为先验粒子均值；

其中，R^f为先验粒子协方差，y_t为第t族先验粒子测量值，H^T为调整矩阵，γ为滤波因子，I为单位对角阵，ω_t,m为粒子先验权重；

同时后验粒子卡尔曼协方差为：

式中，为先验粒子协方差，

粒子权重更新：计算粒子族权重：

式中，为粒子先验权重，p(y_j∣x_m)为条件概率值；

4)有效粒子数判据，每次完成粒子状态调整或粒子权重更新之后，需要计算有效粒子数：

若代表有效粒子数已经下降到原始粒子的一半，需要进行重采样，将需要重采样的粒子加入白噪声，即：

式中，x_{t,resample(m)}为重采样粒子状态值，为粒子m重采样后的先验状态值，ε为均值为0协方差为τ_noise的高斯白噪声；

5)计算出多端柔性直流输电系统状态值，实现对多端柔性直流输电系统的状态评估：