本发明专利技术涉及一种考虑零注入量测等式约束的电力系统状态估计方法，属于电力系统调度自动化与电网仿真技术领域。该方法包括：将零注入量测作为等式约束加入到状态估计的优化模型中，形成一个含等式约束的优化模型。对该模型将零注入节点的电压幅值和相角作为基变量，而将非零注入节点的电压幅值和相角作为非基变量，参与寻优，采用既约梯度法求解，零注入节点电压根据非零注入节点电压确定。本发明专利技术方法可使零注入约束方程严格满足，可以解决目前电力系统状态估计中零注入节点功率失配量较大导致估计结果不满足潮流方程的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于电力系统调度自动化与电网仿真
技术介绍
电力系统状态估计是能量管理系统(EMS)的核心基础功能之一，EMS的几乎所有在线和离线应用都是以状态估计结果为基础进行的。实际电力系统中存在大量注入功率为 0的零注入节点。在目前调度中心常用的最小二乘法状态估计(WLQ程序中，通常的处理方法是加入量测值为0的节点注入功率伪量测，并对这些伪量测设置大权重。如果零注入量测权重设置得过小，最终的估计结果中零注入节点将存在较大的功率失配量，从而导致估计结果不符合潮流方程；反之，如果零注入量测权重过大，最小二乘法中的信息矩阵条件数将恶化，可能导致状态估计发散。此外，为了解决最小二乘法状态估计结果可能受不良数据影响的问题，我们提出了新的指数型抗差估计模型，具体方法已申请中国专利技术专利(申请号200910082501. 8)。 这类新型的估计模型也存在类似的零注入量测问题。数学上处理等式约束的常规算法是拉格朗日乘子法，即将等式约束优化问题min J (χ) s. t. c (χ) =0加入拉格朗日乘子，转化为无约束优化问题min J(χ)+ X7C(X)在实际的电力系统状态估计问题中，几乎所有220kV及以上电压等级节点，以及三卷变压器中心节点都属于零注入节点。对于省级电网，零注入节点的比例往往在50%左右。因此，传统的拉格朗日乘子法会大幅地增加了优化变量数目，造成计算量急剧上升。这也是拉格朗日乘子法长期没有在电力系统状态估计领域实际应用的主要原因。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出，在电力系统调度中心，将零注入节点的注入功率为0作为等式约束加入到优化方程中，并采用既约梯度法对此含等式约束的优化模型进行求解。包括以下步骤(1)将电力系统中零注入节点的注入功率作为等式约束，建立一个含等式约束的电力系统状态估计模型min J(X)s. t c(x) =0其中J(X)为状态估计的目标函数，该目标函数为最小二乘目标函数或可微非最乘目标函数，C(X)为电力系统零注入伪量测的量测方程，其中的分量Ci(X)为本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种考虑零注入量测等式约束的电力系统状态估计方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（１）将电力系统中零注入节点的注入功率作为等式约束，建立一个含等式约束的电力系统状态估计模型：ｍｉｎ Ｊ（ｘ）ｓ．ｔ ｃ（ｘ）＝０其中Ｊ（ｘ）为状态估计的目标函数，该目标函数为最小二乘目标函数或可微非最小二乘目标函数，ｃ（ｘ）为电力系统零注入伪量测的量测方程，其中的分量ｃｉ（ｘ）为：（ｍａｔｈ）??（ｍｆｅｎｃｅｄｏｐｅｎ＝＇｛＇ｃｌｏｓｅ＝＇＇）?（ｍｔａｂｌｅ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｖ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｕｎｄｅｒ）?（ｍｉ）＆Ｓｉｇｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｊ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＆Ｅｌｅｍｅｎｔ；（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｕｎｄｅｒ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｖ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｊ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｇ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉｊ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｃｏｓ（／ｍｉ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆ｔｈｅｔａ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉｊ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｂ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉｊ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｓｉｎ（／ｍｉ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆ｔｈｅｔａ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉｊ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｎ）０（／ｍｎ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｖ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｕｎｄｅｒ）?（ｍｉ）＆Ｓｉｇｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｊ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＆Ｅｌｅｍｅｎｔ；（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｕｎｄｅｒ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｖ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｊ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｇ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉｊ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｓｉｎ（／ｍｉ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆ｔｈｅｔａ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉｊ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｂ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉｊ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｃｏｓ（／ｍｉ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆ｔｈｅｔａ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉｊ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｎ）０（／ｍｎ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（／ｍｔａｂｌｅ）?（／ｍｆｅｎｃｅｄ）?（／ｍａｔｈ）其中Ｖｉ是节点ｉ的电压幅值，Ｖｊ是节点ｊ的电压幅值，θｉｊ是节点ｉ和ｊ之间的相角差值，Ｇｉｊ和Ｂｉｊ分别是节点导纳矩阵中的元素；（２）对上述步骤（１）中建立的含等式约束的电力系统状态估计模型，采用既约梯度法进行求解，求解步骤如下：（２－１）将状态变量ｘ划分为基变量ｘＢ和非基变量ｘＮ，其中ｘＢ为零注入节点的电压和相角，ｘＮ为电力系统中非零注入节点的电压和相角；（２－２）设定状态变量ｘ的初值ｘ（０）和收敛精度ε，设置迭代次数计数器ｋ，ｋ＝０；（２－３）计算在当前点ｘ（ｋ）处目标函数Ｊ（ｘ）对非基变量ｘＮ的全梯度如下：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｉ）ｇ（／ｍｉ）?（ｍｉ）Ｎ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｋ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｄＪ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｉ）ｄｘ（／ｍｉ）?（ｍｉ）Ｎ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｋ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂｓｕｐ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＆ＰａｒｔｉａｌＤ；（／ｍｏ）?（ｍｉ）Ｊ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＆ＰａｒｔｉａｌＤ；（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｉ）Ｎ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｋ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂｓｕｐ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＆...
【技术特征摘要】
1. 一种考虑零注入量测等式约束的电力系统状态估计方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)将电力系统中零注入节点的注入功率作为等式约束，建立一个含等式约束的电力系统状态估计模型min J(x) ...
【专利技术属性】
技术研发人员：张伯明，吴文传，郭烨，孙宏斌，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11
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