[发明专利]一种基于自动微分的电力系统谐波状态估计方法

摘要

本发明公布了一种基于自动微分的电力系统谐波状态估计方法，将AD技术应用于电力系统谐波状态估计中。首先，为AD分配内存，声明活跃变量，获取网络参数，设定谐波次数，形成谐波的节点导纳矩阵。然后，在迭代前将雅克比矩阵中不变元素的位置和数值存到一个链表中。接着迭代开始，运用AD工具计算雅克比矩阵的可变元素，同时读取链表中雅克比矩阵的不变元素，以此获得谐波状态估计所需的雅克比矩阵。本发明由于用AD替代了传统的手工编写微分代码计算雅克比矩阵，减少了手写代码量，提高了程序的开发效率，有效避免了截断误差，提高了算法的计算效率，而且本发明便于在已有的状态估计软件上实现。

主权项

1.一种基于自动微分的电力系统谐波状态估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、获取电力系统的网络参数，包括：输电线路的支路号、首端节点和末端节点编号、串联电阻、串联电抗、并联电导、并联电纳、变压器变比和阻抗；步骤2、初始化，包括：分配内存、声明活跃变量、优化节点次序；步骤3、设置谐波次数n；步骤4、计算n次谐波的电力系统网络参数，形成n次谐波的节点导纳矩阵；步骤5、初始化n次谐波状态量x_(n)＝[e_(n)，f_(n)]^T，其修正量为Δx_(n)＝[Δe_(n)，Δf_(n)]^T；e_(n)、f_(n)分别为n次谐波状态量的实部和虚部；步骤6、求解以下非线性n次谐波量测方程，得到n次谐波状态量估计值：z_(n)＝h(x_(n))+v_(n)式中，z_(n)为n次谐波的量测值矢量，包括：节点的注入谐波电流幅值量测值和有功功率量测值、支路的谐波电流幅值量测值和有功功率量测值、节点的谐波电压幅值量测值；h(x_(n))为谐波量测函数；x_(n)为系统n次谐波状态变量；v_(n)为n次谐波量测随机误差；求解过程具体包括以下步骤：步骤6-1、将n次谐波雅克比矩阵中不变元素的位置和数值存到一个链表Link中；步骤6-2、设置迭代计数器初始值：k＝1；步骤6-3、由n次谐波状态量应用自动微分技术计算n次谐波雅克比矩阵中的可变元素，同时读取链表Link中矩阵的不变元素，以此获得n次谐波雅克比矩阵H(x(n)(k))=∂h(x(n))∂x(n)|x(n)=x(n)(k),]]>也即为：H(x(n)(k))=∂V(n)2∂e(n)∂V(n)2∂f(n)∂I(n)2∂e(n)∂I(n)2∂f(n)∂P(n)∂e(n)∂P(n)∂f(n)x(n)=x(n)(k);]]>步骤6-4、解下述方程组，求得n次谐波状态修正量选取并修正n次谐波状态量得到Δx(n)(k)=[HT(x(n)(k))R-1H(x(n)(k))]-1HT(x(n)(k))R-1[z(n)-h(x(n)(k))]]]>x(n)(k+1)=x(n)(k)+Δx(n)(k)]]>步骤6-5、判断是否小于预设收敛标准，如果是，修改谐波次数n；否则，返回步骤6-3进行第k+1次估计；步骤6-6、判断谐波次数n是否超出分析范围，如果是，结束计算，输出结果；否则，返回步骤4进行下一次谐波状态估计。