一种处理支路电流量测的电网快速分解状态估计方法技术

本发明专利技术涉及一种处理支路电流量测的电网快速分解状态估计方法，克服现有快速分解状态估计技术无法处理电流量测的缺点与不足，采用支路的有功功率和无功功率损耗来表达电流测量，而不是直接形成支路电流测量，使得新的量测具有快速分解法的性质，从而产生少量的计算负担和快速收敛的特性，适合于大规模含有分支电流测量的电网状态估计。

【技术实现步骤摘要】
一种处理支路电流量测的电网快速分解状态估计方法
本专利技术涉及电力系统中电网状态估计领域，特别是涉及一种处理支路电流量测的电网快速分解状态估计方法。
技术介绍
快速分解状态估计(FastDecoupledStateEstimation，FDSE)已广泛应用于电力控制中心(ElectricPowerControlCenterEPCC)，这是行之有效的，并且适用于大多数电网络。传统的FDSE是基于XB或BX的常数量测雅可比矩阵进行计算，在遇到支路电流测量时难以解决。对于一个典型的城市电网络，支路电流测量部署在馈线侧来监测电网的运行状态。因此，基于支路电流测量的电网状态估计方法的提出十分必要。传统基于非线性雅克比矩阵的方法遭受沉重的内存成本或计算负担。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种电网快速分解状态估计的方法，克服现有快速分解状态估计技术无法处理电流量测的缺点与不足。本专利技术采用以下方案实现：一种处理支路电流量测的电网快速分解状态估计方法，包括以下步骤：步骤S1：建立目标函数：记y表示状态变量，包括电压变量(Ui∠θi)，支路功率潮流矢量(Pij,Qij,Pji,Qji)；Z表示测量量；wi表示第i个量测的权重，状态估计模型使加权最小二乘法的残差最小化，其目标函数如下：其中，y＝{Ui,θi,Pij,Qij,Pji,Qji}；步骤S2：建立测量变量和估计变量的测量方程h(y)，进行各项量测，包括如下：支路有功量测和支路无功量测，采用的测量方程分别为：其中，ε代表量测误差，上标m代表量测数目；注入功率量测，采用的测量方程为：其中，j∈i表示j和i相连接，Qi,cap表示电容器的无功注入。支路电流量测，采用的测量方程为：其中，bsh,ij表示1/2支充电电纳，表示支路电流测量，下标loss表示支路损耗；电压幅值量测，采用的测量方程为：虚拟量测，采用的测量方程为：通过电力系统的网络约束形成虚拟测量，对于一个支路，虚拟测量方程表达为：对于并联电容器，其支路潮流的约束表达为：其中bi,cap是电容器的电纳。进一步地，对于一个含有b条支路的电网络，会产生4b个额外的状态变量参与到SE模型计算中，但支路约束和可以在同一时间给出4b个额外的方程。因此，本文所提出的SE模型与传统SE模型具有一样的可观测性。进一步地，FDSE取决于测量方程的PQ解耦性能。显然，支路功率测量，注入功率测量，支路损耗测量都有PQ解耦性能。然而，虚拟量测约束方程中涉及的两个变量U和θ，很明显，U对有功功率的影响不大；θ对于电网络中阻抗比R/X高的复杂单位系统影响也小。并且sin(θi-θj)≈θi-θj，cos(θi-θj)≈0，Uj≈1。因此，所述步骤S2中，雅可比矩阵的元素中对应于虚拟量测的约束方程可以简化为：另外雅可比矩阵中的相应并联电容器的约束表达简化为：通过采用上述测量的雅可比形式，可以形成快速分解法电网SE(FD-DSE)，其中P-θ和Q-V迭代的两个雅可比矩阵都是常数，只需要在FD-DSE进行初始化即可。进一步地，所述步骤S2中，进行支路电流量测时，以支路的有功功率和无功功率损耗表达电流测量。进一步地，所述步骤S2中，进行虚拟量测中，通过网络约束条件来形成虚拟测量，进而可添加至量测矢量中用于求算状态变量。在本专利技术中，该方法采用支路的有功功率和无功功率损耗来表达电流测量，而不是直接形成支路电流测量，使得新的量测具有快速分解法的性质，从而产生少量的计算负担和快速收敛的特性，适合于大规模含有分支电流测量的电网状态估计。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术通过支路网损量测来替代支路电流，将结点电压和相角，支路功率结合形成新的状态量，适用于含有支路电流量测的电网进行状态估计。(2)本专利技术在迭代计算过程中不需要每次都对增益矩阵求逆，而只需要在FD-DSE进行初始化，具有少量的计算负担和快速收敛的特性，在更大规模的电网状态估计更有成效。附图说明图1是本专利技术的方法流程示意图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。本实施例提供一种处理支路电流量测的电网快速分解状态估计方法，如图1所示，包括以下步骤：步骤S1：建立目标函数：记y表示状态变量，包括电压变量(Ui∠θi)，支路功率潮流矢量(Pij,Qij,Pji,Qji)；Z表示测量量；wi表示第i个量测的权重，状态估计模型使加权最小二乘法的残差最小化，其目标函数如下：其中，y＝{Ui,θi,Pij,Qij,Pji,Qji}；步骤S2：建立测量变量和估计变量的测量方程h(y)，进行各项量测，包括如下：支路有功量测和支路无功量测，采用的测量方程分别为：其中，ε代表量测误差，上标m代表量测数目；注入功率量测，采用的测量方程为：其中，j∈i表示j和i相连接，Qi,cap表示电容器的无功注入。支路电流量测，采用的测量方程为：其中，bsh,ij表示1/2支充电电纳，表示支路电流测量，下标loss表示支路损耗；由于支路充电电流非常小，因此这两个近似方程都具有较小的误差；电压幅值量测，采用的测量方程为：虚拟量测，采用的测量方程为：通过电力系统的网络约束形成虚拟测量，对于一个支路，虚拟测量方程表达为：对于并联电容器，其支路潮流的约束表达为：其中bi,cap是电容器的电纳。在本实施例中，对于一个含有b条支路的电网络，会产生4b个额外的状态变量参与到SE模型计算中，但支路约束和可以在同一时间给出4b个额外的方程。因此，本文所提出的SE模型与传统SE模型具有一样的可观测性。在本实施例中，FDSE取决于测量方程的PQ解耦性能。显然，支路功率测量，注入功率测量，支路损耗测量都有PQ解耦性能。然而，虚拟量测约束方程中涉及的两个变量U和θ，很明显，U对有功功率的影响不大；θ对于电网络中阻抗比R/X高的复杂单位系统影响也小。并且sin(θi-θj)≈θi-θj，cos(θi-θj)≈0，Uj≈1。因此，所述步骤S2中，雅可比矩阵的元素中对应于虚拟量测的约束方程可以简化为：另外雅可比矩阵中的相应并联电容器的约束表达简化为：通过采用上述测量的雅可比形式，可以形成快速分解法电网SE(FD-DSE)，其中P-θ和Q-V迭代的两个雅可比矩阵都是常数，只需要在FD-DSE进行初始化即可。在本实施例中，所述步骤S2中，进行支路电流量测时，以支路的有功功率和无功功率损耗表达电流测量，三者之间的关系由公式。在本实施例中，所述步骤S2中，进行虚拟量测中，通过网络约束条件来形成虚拟测量，进而可添加至量测矢量中用于求算状态变量。在本实施例中，该方法采用支路的有功功率和无功功率损耗来表达电流测量，而不是直接形成支路电流测量，使得新的量测具有快速分解法的性质，从而产生少量的计算负担和快速收敛的特性，适合于大规模含有分支电流测量的电网状态估计。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，凡依本专利技术申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利技术的涵盖范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理支路电流量测的电网快速分解状态估计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：建立目标函数：记y表示状态变量，包括电压变量(U

【技术特征摘要】
1.一种处理支路电流量测的电网快速分解状态估计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：建立目标函数：记y表示状态变量，包括电压变量(Ui∠θi)，支路功率潮流矢量(Pij,Qij,Pji,Qji)；Z表示测量量；wi表示第i个量测的权重，状态估计模型使加权最小二乘法的残差最小化，其目标函数如下：其中，y＝{Ui,θi,Pij,Qij,Pji,Qji}；步骤S2：建立测量变量和估计变量的测量方程h(y)，进行各项量测，包括如下：支路有功量测和支路无功量测，采用的测量方程分别为：其中，ε代表量测误差，上标m代表量测数目；注入功率量测，采用的测量方程为：其中，j∈i表示j和i相连接，Qi,cap表示电容器的无功注入。支路电流量测，采用的测量方程为：其中，bsh,ij表示1/2支充电电纳，表示支路电流测量，下标loss表示支路损耗；电压幅值量测，采用的测量方程为：虚拟量测，采用的测量方程为：通过电力系统的网络...

【专利技术属性】
技术研发人员：林毅，巨云涛，李荣敏，奚耀冕，蒋朋博，葛夫超，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司，国家电网公司，国网福建省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：福建,35