[发明专利]一种支持大规模电流量测的配电网状态估计方法

摘要

本发明涉及一种支持大规模电流量测的配网抗差状态估计方法，属于电力系统调度自动化领域。该方法包括：以支路首端功率和支路电流幅值平方作为待求变量，根据实际电网的电网模型和实时测量数据建立新的指数型目标函数的状态估计模型。采用拉格朗日乘子法估计出支路首端功率和支路电流幅值，从而计算出线路、变压器、发电机、负荷等设备的有功和无功。本发明可以对支路电流幅值量测、支路功率量测、节点电压量测和注入功率量测直接建立量测方程，不需要进行量测转换，不会引入量测转换误差，实现方便，计算效率高。

主权项

一种支持大规模电流量测的配电网状态估计方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)建立一个基于指数型目标函数的配电网状态估计模型： max J ( X ) = Σ i exp ( - 1 R ii ( z i - h i ( X ) ) 2 ) s.t    c(X)＝0上式中，Zi是配电网电气量的实时测量值，包括配电网中线路或变压器的有功功率和无功功率、母线的电压幅值、发电机的有功功率和无功功率、负荷的有功功率和无功功率以及支路电流量测，Rii是各实时测量值的方差，hi(X)是各实时测量值的测量表达式，其中的X是配电网的状态变量，包括所有配电网支路首端的有功功率和无功功率以及配电网支路上的电流幅值的平方，定义支路电流幅值的平方|Iij|2＝Aij，c(X)是等式约束方程；定义，上述母线电压幅值的平方|Vi|2＝Bi，配电网支路电阻和电抗分别为Rij、Xij，定义(.)m为相应电气量的量测值，Pi、Qi分别为配电网节点注入有功和无功功率，Pij、Qij分别为配电网支路的首端有功功率和无功功率，i为首端节点，j为末端节点，根据上述定义，得到上述实时测量方程hi(X)分别为：支路电流幅值量测方程：(Aij)m＝Aij，支路首端功率量测方程：(Pij)m＝Pij，(Qij)m＝Qij，支路末端功率量测方程：(Pji)m＝Pij+AijRij，(Qji)m＝Qij+AijXij，节点注入功率量测方程： ( P j ) m = Σ i ∈ j P ij - Σ i ∈ j A ij R ij - Σ k ∈ j P jk , ( Q j ) m = Σ i ∈ j Q ij - Σ i ∈ j A ij X ij - Σ l ∈ j Q jl - P jl 2 + Q jl 2 A jl X cj , 其中，i∈j、l∈j表示与节点j相连的节点，Xcj为节点j的电容器和充电电容的电抗值，节点电压平方的量测方程： ( B j ) m = ( P Lij - A ij R ij ) 2 + ( Q Lij - A ij X ij ) 2 A ij 根据上述定义，得到上述等式约束方程c(X)分别为：节点j电压约束方程： 0 = ( P Lij - A ij R ij ) 2 + ( Q Lij - A ij X ij ) 2 A ij - ( P Ljl ) 2 + ( Q Ljl ) 2 A jl 其中l表示与节点j相连的节点，对于所有与节点J直接相连的下游支路都含有该电压约束方程；(2)采用拉格朗日乘子法，对上述状态估计模型进行求解，包括以下步骤：(2‑1)设置状态估计模型中的状态变量X的初始值，该初始值根据配电网负荷的伪量测通过潮流计算得到；(2‑2)设置迭代次数计数器k，k＝0；(2‑3)对迭代变量Xk+1根据下式进行修正： H T W ( I - diag { ( z - h ( x ) ) 2 σ 2 } ) H C T C 0 Δx - λ = H T W ( Z - h ( x k ) ) - c ( x ( k ) ) 其中，H是m×n的量测雅可比矩阵，m是配电网电气量的实时测量值的个数，n是配电网状态变量X的个数，Δx＝xk+1‑xk，W(X)是m×m的对角阵，其中对角元为 W ii ( X ) = 2 ω i ( X ) R ii , ω i ( X ) = exp ( - 1 R ii ( z i - h i ( X ) ) 2 ) ; C = ∂ c ( X ) ∂ X 是p×n维的量测雅可比矩阵，p是等式约束方程c(X)的个数；(2‑4)分别判断不等式||ΔX(k)||2≤ξ1和c(Xk+1)≤ξ2是否同时成立，若不成立，则使k＝k+1，并转到步骤(2‑3)，若成立，则输出状态变量，其中ξ1和ξ2的取值范围为10‑5‑10‑6。