一种混合整数二次规划形式的抗差状态估计方法技术

本发明专利技术属于电力系统自动化调度技术领域，尤其涉及一种混合整数二次规划形式的抗差状态估计方法，包括：将节点i的电压向量采用直角坐标形式表示，得到节点i的注入有功功率、注入无功功率；用等效的三个两绕组变压器来表示三绕组变压器，则将电力系统网络中所有支路用统一的π型支路表示；根据π型支路的等值电路图，得到节点i到节点j的支路有功功率和无功功率以及节点i的电压幅值量测方程，并得到混合整数二次规划形式的抗差状态估计模型；利用WLS状态估计法得到MIQCP抗差状态估计模型的初值；对MIQCP抗差状态估计模型进行求解，找出并消除不良量测值；对修正后的量测值再次利用WLS状态估计法进行计算。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统自动化调度
，尤其涉及一种混合整数二次规划形式的抗差状态估计方法(RobustStateEstimationUsingMixedIntegerProgrammingWithQuadraticConstraints,MIQCP)。
技术介绍
电力系统状态估计可实现对整个电力系统的全面、实时和精确感知，在此基础上，调度人员可实现对整个电力系统的精确预测、精当决策和精准控制。现在国内外的每一个大型调度中心基本都安装了状态估计器，状态估计已成为电网安全运行的基石。自1970国外学者首次提出状态估计以来，人们对状态估计的研究和应用已经有40多年的历史了，这期间涌现出了各种各样的状态估计方法。目前，在国内外应用最为广泛的状态估计是加权最小二乘法(Weightedleastsquares,WLS)。WLS模型简洁，求解容易，但是其抗差性很差。为了增强抗差性，一般有两种方法。第一种是在WLS估计之后加入不良数据辨识环节，例如最大正则化残差检验法(Largestnormalresidual，LNR)或估计辨识方法等；另一种是采用抗差状态估计方法。目前，国内外学者已经提出的抗差状态估计方法(Robuststateestimation,RSE)包括加权最小绝对值估计(Weightedleastabsolutevalue,WLAV)、非二次准则法(QL、QC等)、以合格率最大为目标的状态估计(Maximumnormalmeasurementrate,MNMR)以及指数型目标函数状态估计(Maximumexponentialsquare,MES)等。但是这些抗差状态估计方法普遍存在计算效率不够高的特点，从而在一定程度上影响了它们在实际系统中的应用。
技术实现思路
为了有效提高抗差状态估计的计算效率和抗差性，保证全局最优解，本专利技术提出了一种混合整数二次规划形式的抗差状态估计方法，包括：步骤1、将节点i的电压向量采用直角坐标形式表示，得到节点i的注入有功功率、注入无功功率；步骤2、用等效的三个两绕组变压器来表示三绕组变压器，则将电力系统网络中所有支路用统一的π型支路表示，π型支路的上方左右两端分别为节点i到节点j，π型支路的下方左右两端分别接地；步骤3、根据π型支路的等值电路图，得到节点i到节点j的支路有功功率和无功功率以及节点i的电压幅值量测方程，并将电压幅值量测方程转化为二次形式；步骤4、基于节点i的注入有功功率、注入无功功率、电压幅值量测方程得到混合整数二次规划形式的抗差状态估计模型；步骤5、利用WLS状态估计法得到MIQCP抗差状态估计模型的初值；步骤6、对MIQCP抗差状态估计模型进行求解，找出并消除不良量测值；步骤7、对修正后的量测值再次利用WLS状态估计法进行计算。所述步骤1中节点i的电压向量表示为：v·i=ei+jfi---(1)]]>ei和fi分别表示的实部和虚部；节点i的注入有功功率和注入无功功率分别表示为：Pi=eiΣj=1n(Gijej-Bijfj)+fiΣj=1n(Gijfj+Bijej)---(2)]]>Qi=fiΣj=1n(Gijej-Bijfj)-eiΣj=1n(Gijfj+Bijej)---(3)]]>节点导纳矩阵中的对应元素Gij为节点i到节点j的电导，Bij为节点i到节点j的电纳；n为电力系统网络中所有支路的数量；ej和fj分别表示为节点j的电压向量的实部和虚部。所述π型支路的串联导纳rij+jxij为串联阻抗值；bc为支路的接地电纳，对于变压器支路，bc＝0；k为理想变压器的变比，对于普通支路，k＝1；所述π型支路的等值电路图中节点i到节点j的串联导纳yij＝gij+jbij，节点i的接地导纳为gsi+jbsi，节点j的接地导纳为gsj+jbsj；节点i到节点j的电导gij＝gs/k，节点i到节点j的电纳bij＝bs/k，节点i到地的电导gsi＝(1-k)gs/k2，节点i到地的电纳bsi＝(1-k)bs/k2+bc/2，节点j到地的电导gsj＝(k-1)gs/k，节点j到地的电导bsj＝(k-1)bs/k+bc/2。所述节点i到节点j的支路有功功率和无功功率分别表示为：Pij＝(ei2+fi2)(gij+gsi)-(eiej+fifj)gij+(eifj-ejfi)bij(4)Qij＝-(ei2+fi2)(bij+bsi)+(eiej+fifj)bij+(eifj-ejfi)gij(5)节点i的电压幅值量测方程表示为vi=ei2+fi2---(6)]]>将式(6)转化为二次形式得vi2＝ei2+fi2(7)式中：vi为节点i的电压幅值。所述抗差状态估计模型为Min.J(x,b)=Σi=1mbi---(8)]]>s.t.hi(x)≤zi+ti++Mbi---(9)]]>hi(x)≥zi-ti--Mbi,i=1,2,...,m---(10)]]>设z∈Rm为量测矢量，包括注入有功功率量测Pi和注入无功功率量测Qi、支路有功功率量测Pij和支路无功功率量测Qij，以及电压幅值量测的平方vi2，z的第i维为zi，m为量测量的总个数；x∈Rn为直角坐标形式的状态矢量，其第i维为h∈Rm为二次量测方程，h的第i维为hi(x)，hi(x)即为上述Pi、Qi、Pij、Qij或vi2其中之一的表达式；和分别为第i个量测值的上不确定度和下不确定度，可取其对应量测量zi的1/100；M为足够大的正数，可取M＝1000；bi为第i个量测值对应的0-1变量，对于不良量测值，bi＝1，否则bi＝0，b＝[b1b2…bm]T。所述步骤6采用LocalSolver软件进行处理。本专利技术的有益效果在于：通过采用直角坐标形式的MIQCP抗差状态估计方法在估计过程中能够保证全局最优解，并具有很高的计算效率和良好的抗差性，非常适宜于实际工程应用。附图说明图1为本专利技术的抗差状态估计方法流程图。图2为网络中所有支路(包括普通线路和变压器支路)的统一π型支路；图3为网络支路的二端口π形等值电路图。具体实施方式下面结合附图，对实施例作详细说明。本专利技术提出了一种混合整数二次规划形式的抗差状态估计方法，如图1所示，包括：步骤1、将节点i的电压向量采用直角坐标形式表示，得到节点i的注入有功功率、注入无功功率；步骤2、如图2所示，用等效的三个两绕组变压器来表示三绕组变压器，则将电力系统网络中所有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合整数二次规划形式的抗差状态估计方法，其特征在于，包括：步骤1、将节点i的电压向量采用直角坐标形式表示，得到节点i的注入有功功率、注入无功功率；步骤2、用等效的三个两绕组变压器来表示三绕组变压器，则将电力系统网络中所有支路用统一的π型支路表示，π型支路的上方左右两端分别为节点i到节点j，π型支路的下方左右两端分别接地；步骤3、根据π型支路的等值电路图，得到节点i到节点j的支路有功功率和无功功率以及节点i的电压幅值量测方程，并将电压幅值量测方程转化为二次形式；步骤4、基于节点i的注入有功功率、注入无功功率、电压幅值量测方程得到混合整数二次规划形式的抗差状态估计模型；步骤5、利用WLS状态估计法得到MIQCP抗差状态估计模型的初值；步骤6、对MIQCP抗差状态估计模型进行求解，找出并消除不良量测值；步骤7、对修正后的量测值再次利用WLS状态估计法进行计算。

【技术特征摘要】
1.一种混合整数二次规划形式的抗差状态估计方法，其特征在于，包括：
步骤1、将节点i的电压向量采用直角坐标形式表示，得到节点i的注入有功功率、注入
无功功率；
步骤2、用等效的三个两绕组变压器来表示三绕组变压器，则将电力系统网络中所有支
路用统一的π型支路表示，π型支路的上方左右两端分别为节点i到节点j，π型支路的下方左
右两端分别接地；
步骤3、根据π型支路的等值电路图，得到节点i到节点j的支路有功功率和无功功率以
及节点i的电压幅值量测方程，并将电压幅值量测方程转化为二次形式；
步骤4、基于节点i的注入有功功率、注入无功功率、电压幅值量测方程得到混合整数二
次规划形式的抗差状态估计模型；
步骤5、利用WLS状态估计法得到MIQCP抗差状态估计模型的初值；
步骤6、对MIQCP抗差状态估计模型进行求解，找出并消除不良量测值；
步骤7、对修正后的量测值再次利用WLS状态估计法进行计算。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤1中节点i的电压向量表示为：
v·i=ei+jfi---(1)]]>ei和fi分别表示的实部和虚部；
节点i的注入有功功率和注入无功功率分别表示为：
Pi=eiΣj=1n(Gijej-Bijfj)+fiΣj=1n(Gijfj+Bijej)---(2)]]>Qi=fiΣj=1n(Gijej-Bijfi)-eiΣj=1n(Gijfj+Bijej)---(3)]]>节点导纳矩阵中的对应元素Gij为节点i到节点j的电导，Bij为节
点i到节点j的电纳；n为电力系统网络中所有支路的数量；ej和fj分别表示为节点j的电压向
量的实部和虚部。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述π型支路的串联导纳rij+jxij为串联阻抗值；bc为支路的接地电纳，对于变压器支路，bc＝0；k为理想变压器的变
比，对于普通支路，k＝1；
所述π型支路的等值电路图中节点i到节点j的串联导纳yij＝gij+jbij，节点i的接地导
纳为gsi+jbsi，节点j的接地导纳为gsj+jbsj；节点i到节点j的电导gi...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艳波，韩子娇，马进，张璞，董鹤楠，于普瑶，韩通，
申请(专利权)人：华北电力大学，国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，北京电力经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11