一种配电网多时间尺度递归动态状态估计方法及系统技术方案

本公开提供了一种配电网多时间尺度递归动态状态估计方法及系统，通过读取区域配电网参数及拓扑结构，读取各量测设备配置，根据配电网参数和量测配置建立混合量测状态估计模型，判断是否是量测更新时刻，若是，结合上一时刻动态状态估计的状态预测对各量测进行递归量测等效变换，组成混合量测，在非量测更新时刻，根据量测函数将上一时刻动态状态估计的预测值变换为量测预测值，并与PMU实时量测更新组成混合量测，实现状态预报与量测预报的递归转换，基于混合量测与上一时刻的动态状态估计值进行动态状态估计，输出动态状态估计结果；本公开能够基于PMU实时量测数据对配电网系统进行极短更新周期的动态状态估计，实现对配电网系统的实时状态感知。

A Multi-time Scale Recursive Dynamic State Estimation Method and System for Distribution Network

This disclosure provides a multi-time scale recursive dynamic state estimation method and system for distribution network. By reading the parameters and topological structure of regional distribution network, reading the configuration of measurement equipment, establishing a mixed measurement state estimation model according to the parameters and measurement configuration of distribution network, and judging whether it is a measurement update time, if so, combining with the state prediction of the dynamic state estimation at the previous time. The measurements are transformed recursively into equivalent measurements to form mixed measurements. At the time of non-measurement update, the predicted values of the dynamic state estimation at the previous moment are transformed into the predicted values of measurements according to the measurement function. The mixed measurements are updated with the real-time measurements of PMU to realize the recursive transformation between state prediction and measurement prediction. The dynamic state is performed based on the mixed measurements and the dynamic state estimation at the previous moment. The present disclosure can estimate the dynamic state of a distribution network system based on PMU real-time measurement data in a very short update period to realize real-time state awareness of the distribution network system.

【技术实现步骤摘要】
一种配电网多时间尺度递归动态状态估计方法及系统
本公开涉及一种配电网多时间尺度递归动态状态估计方法及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。在配电网日常的调度和运行控制中，面对复杂动态的多支路电力系统，调度中心和运行中心需要获取实时的系统内部状态信息。状态估计是一种利用量测数据的相关性和冗余度，运用计算机的矩阵计算和数据分析技术提高数据的可靠性和完整性，进而有效估计运行参数，获得系统实时运行状态信息的方法。状态估计可以实时感知配电网未量测节点和支路的状态，并通过冗余量测数据处理减少量测设备的量测误差。传统的配电网虽然通过安置配电网数据采集与监视控制系统(SupervisoryControlAndDataAcquisition,SCADA)能提供大量的电流电压幅值的实时量测，但许多馈线分支并没有配置实时量测设备，难以满足配电网状态估计的冗余度要求，一般通过负荷预测手段提供节点注入功率伪量测数据以弥补冗余度的不足。由于缺乏相量量测信息，实际的状态估计以静态非线性状态估计居多，存在计算速度慢、更新时间长等不足。开发计算速度快、数值稳定性高、数据精度高的配电网状态估计方法是实现智能配电网的基础。因此新的量测设备——同步相量量测技术(PhasorMeasurementUnit,PMU)开始在配电网中配置和应用。PMU具有广域同步、高精度采样、更新周期短、通讯速度快等优点，并能量测相角信息，可有效提高状态估计的冗余度和计算能力，在适当的混合量测配置下甚至能实现动态状态估计以实时跟踪未来配电网的状态变化。引入PMU实时量测信息，并结合已有的SCADA量测系统及高级电表量测架构(advancedmeteringinfrastructure,AMI)，形成一种多时间尺度的配电网状态估计方法，能使运行、调度中心根据收集到的量测信息实时准确的监测配电网状态，为配电网实时评估、风险预警等分析提供数据基础。未来配电网将会并入大量分布式能源，调度操作和运行控制操作将更加频繁，为系统带来更多的干扰和不确定因素，构建基于PMU量测信息的配电网状态估计框架能够支持新能源并网下配电网的短期调度和经济运行，有力应对未来配电网的发展和挑战。
技术实现思路
本公开为了解决上述问题，提出了一种配电网多时间尺度递归动态状态估计方法及系统，本公开在配电网原有的AMI、远程终端单元(RemoteTerminalUnit,RTU)、馈线终端单元(FeederTerminalUnit,FTU)量测配置基础上引入了PMU量测配置，提高了配电网状态估计的准确性和灵活性。为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：一种配电网多时间尺度递归动态状态估计方法，包括以下步骤：(1)读取区域配电网参数及拓扑结构，读取系统中远程终端单元RTU、馈线终端单元FTU、同步相量量测单元PMU和高级电表量测AMI架构设备的配置安装情况(2)根据配电网参数和量测配置建立混合量测状态估计模型；(3)判断是否是远程终端单元、馈线终端单元量测更新时刻，若是，结合上一时刻动态状态估计的状态预测对远程终端单元、馈线终端单元、同步相量量测单元和高级电表量测架构的量测进行递归量测等效变换，组成混合量测，并转向步骤(5)；否则转向步骤(4)；(4)在非远程终端单元/馈线终端单元量测更新时刻，根据量测函数将上一时刻动态状态估计的预测值变换为量测预测值，并与同步相量量测单元实时量测更新组成混合量测，实现状态预报与量测预报的递归转换，转向步骤(5)；(5)基于混合量测与上一时刻的动态状态估计值进行动态状态估计，输出动态状态估计结果后，返回步骤(3)。作为进一步的限定，在步骤(1)中，读取根据配电网电路系统导纳矩阵Y，读取远程终端单元、馈线终端单元、同步相量量测单元和高级电表量测架构量测设备在电路图中的安装位置和量测量类型，具体包括：同步相量量测单元量测设备：基于同步相量量测技术的量测装置，量测量包括节点电压相量量测，支路电流相量量测；馈线终端单元量测设备：量测量包括节点电压幅值量测、支路电流幅值量测和支路功率量测；远程终端单元量测设备：量测参数包括节点电压幅值量测、支路电流幅值量测、支路功率量测和节点注入功率量测；高级电表量测架构量测设备；采用其量测的预报信息，量测预报信息包括节点电压幅值量测和节点注入功率量测。作为进一步的限定，在步骤(2)中，建立各量测量的等效量测与状态量之间的函数关系，等效量测包括节点电压、支路电流、节点注入电流的实部分量量测与虚部分量量测，即混合量测量；状态量包括配电网中所有节点的电压实部分量及虚部分量。作为进一步的限定，在步骤(2)中，利用线性量测方程表征等效量测与状态量之间的关系，且该表征方程在不同时间尺度的状态估计过程中保持不变。作为进一步的限定，在步骤(3)中，具体包括：(3-1)读取远程终端单元、馈线终端单元与同步相量量测单元实时量测信息，和高级电表量测架构量测预报信息；(3-2)读取上一时刻动态状态估计的状态预报信息，具体包括电流相角信息，电压实部分量信息和电压虚部分量信息；(3-3)结合状态预报信息和实时量测信息根据量测等效变换公式进行递归等效变换，将状态预报信息作为量测信息的一部分，形成混合量测。作为更进一步的限定，在步骤(3-3)中，具体包括：(a)对同步相量量测单元量测的节点电压相量量测和支路电流相量量测进行量测等效变换处理；(b)对馈线终端单元的节点电压幅值量测、支路电流幅值量测和支路功率量测进行递归等效变换；(c)对远程终端单元的节点电压幅值量测、支路电流幅值量测、支路功率量测和节点注入功率量测进行递归量测等效变换处理；(d)对预报量的节点电压幅值量测及节点注入功率量测，节点电压幅值量测进行递归等效变换。作为进一步的限定，所述步骤(4)中具体包括：根据更新的同步相量量测单元的实时量测对量测预测值进行更新，利用量测预测量中量测的预测值替换为实时等效量测量，形成更新后的等效量测预测；对量测误差方差进行排序，对应量测的误差被替换为实时量测误差，形成新的量测预测方差。作为进一步的限定，所述步骤(5)中，将混合等效量测或等效量测预测作为输入代入动态状态估计模型，在已知状态预测值的基础上，经过卡尔曼滤波算出状态估计值，根据预测协方差矩阵求解卡尔曼增益，将状态滤波结果作为当前时刻的系统状态输出，状态预测结果作为下一时刻的系统状态预测输出。一种配电网多时间尺度递归动态状态估计系统，运行于处理器或存储器，被配置为执行以下指令：(1)读取区域配电网参数及拓扑结构，读取远程终端单元、馈线终端单元、同步相量量测单元和高级电表量测架构设备配置；(2)根据配电网参数和量测配置建立混合量测状态估计模型；(3)判断是否是远程终端单元、馈线终端单元量测更新时刻，若是，结合上一时刻动态状态估计的状态预测对远程终端单元、馈线终端单元、同步相量量测单元和高级电表量测架构的量测进行递归量测等效变换，组成混合量测，并转向步骤(5)；否则转向步骤(4)；(4)在非远程终端单元/馈线终端单元量测更新时刻，根据量测函数将上一时刻动态状态估计的预测值变换为量测预测值，并与同步相量量测单元实时量测更新组成混合量测，实现状态预报与量测预报的递归转换，转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电网多时间尺度递归动态状态估计方法，其特征是：包括以下步骤：(1)读取区域配电网参数及拓扑结构，读取远程终端单元、馈线终端单元、同步相量量测单元和高级电表量测架构设备的配置情况；(2)根据配电网参数和量测配置建立混合量测状态估计模型；(3)判断是否是远程终端单元、馈线终端单元量测更新时刻，若是，结合上一时刻动态状态估计的状态预测对远程终端单元、馈线终端单元、同步相量量测单元和高级电表量测架构的量测进行递归量测等效变换，组成混合量测，并转向步骤(5)；否则转向步骤(4)；(4)在非远程终端单元/馈线终端单元量测更新时刻，根据量测函数将上一时刻动态状态估计的预测值变换为量测预测值，并与同步相量量测单元实时量测更新组成混合量测，实现状态预报与量测预报的递归转换，转向步骤(5)；(5)基于混合量测与上一时刻的动态状态估计值进行动态状态估计，输出动态状态估计结果后，返回步骤(3)。

【技术特征摘要】
1.一种配电网多时间尺度递归动态状态估计方法，其特征是：包括以下步骤：(1)读取区域配电网参数及拓扑结构，读取远程终端单元、馈线终端单元、同步相量量测单元和高级电表量测架构设备的配置情况；(2)根据配电网参数和量测配置建立混合量测状态估计模型；(3)判断是否是远程终端单元、馈线终端单元量测更新时刻，若是，结合上一时刻动态状态估计的状态预测对远程终端单元、馈线终端单元、同步相量量测单元和高级电表量测架构的量测进行递归量测等效变换，组成混合量测，并转向步骤(5)；否则转向步骤(4)；(4)在非远程终端单元/馈线终端单元量测更新时刻，根据量测函数将上一时刻动态状态估计的预测值变换为量测预测值，并与同步相量量测单元实时量测更新组成混合量测，实现状态预报与量测预报的递归转换，转向步骤(5)；(5)基于混合量测与上一时刻的动态状态估计值进行动态状态估计，输出动态状态估计结果后，返回步骤(3)。2.如权利要求1所述的一种配电网多时间尺度递归动态状态估计方法，其特征是：在步骤(1)中，读取根据配电网电路系统导纳矩阵Y，读取远程终端单元、馈线终端单元、同步相量量测单元和高级电表量测架构量测设备在电路图中的安装位置和量测量类型，具体包括：同步相量量测单元量测设备：基于同步相量量测技术的量测装置，量测量包括节点电压相量量测，支路电流相量量测；馈线终端单元量测设备：量测量包括节点电压幅值量测、支路电流幅值量测和支路功率量测；远程终端单元量测设备：量测参数包括节点电压幅值量测、支路电流幅值量测、支路功率量测和节点注入功率量测；高级电表量测架构量测设备；采用其量测的预报信息，量测预报信息包括节点电压幅值量测和节点注入功率量测。3.如权利要求1所述的一种配电网多时间尺度递归动态状态估计方法，其特征是：在步骤(2)中，建立各量测量的等效量测与状态量之间的函数关系，等效量测包括节点电压、支路电流、节点注入电流的实部分量量测与虚部分量量测，即混合量测量；状态量包括配电网中所有节点的电压实部分量及虚部分量。4.如权利要求1所述的一种配电网多时间尺度递归动态状态估计方法，其特征是：在步骤(2)中，利用线性量测方程表征等效量测与状态量之间的关系，且该表征方程在不同时间尺度的状态估计过程中保持不变。5.如权利要求1所述的一种配电网多时间尺度递归动态状态估计方法，其特征是：在步骤(3)中，具体包括：(3-1)读取远程终端单元、馈线终端单元与同步相量量测单元实时量测信息，和高级电表量测架构量测预报信息；(3-2)读取上一时刻动态状态估计的状态预报信息，具体包括电流相角信息，电压实部...

【专利技术属性】
技术研发人员：李延真，刘兆元，于强，彭博，安树怀，周超群，田振业，杨尚运，朱晓东，郑准，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司青岛供电公司，
类型：发明
国别省市：山东,37