本发明专利技术提出一种基于集合论估计模型的电力系统状态估计方法。其中，方法包括以下步骤：基于集合论，根据电力系统的网络拓扑和参数生成电力系统状态估计模型；通过状态估计模型和量测设备的测量不确定度信息生成第一约束集，其中，第一约束集包括量测区间约束和状态区间约束；根据电力系统物理约束，对第一约束集进行扩展获得第二约束集，其中，第二约束集的数据量大于第一约束集的数据量；以及对第二约束集进行区间约束传播获得电力系统状态的估计区间，以及量测的估计区间。根据本发明专利技术实施例的方法，通过采用集合论估计模型、约束集扩展以及区间约束传播获得电力系统的状态区间和量测估计区间，提高了数据的确信性，减少了计算量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统领域，特别涉及一种基于集合论估计模型的电力系统状态估计方法及系统。
技术介绍
电力系统的状态估计利用实时量测系统的冗余性，应用估计算法来检测与剔除坏数据，自动排除随机干扰引起的错误信息，提高数据精度和一致性，以此来估计系统的运行状态，是电力系统高级应用的核心和基石，是能量管理系统的重要组成部分。目前普遍采用的方法是一种基于标量函数为目标的优化问题求解得到系统的一个估计状态，其求解出的是一个具体地数值。现有技术的缺点(I)第一种方式中目标函数的选取具有主观性，不同的目标函数得到的估计值各不相同，缺少对估计值精确度的可靠性估计，并且无法保证其解的可信度。(2)由于电力系统的非线性特征全局最优性及收敛性方面均得不到保证求解得不到高效的实时性。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。为达到上述目的，本专利技术一方面的实施例提出一种基于集合论估计模型的电力系统状态估计方法，包括以下步骤S1:基于集合论，根据电力系统的网络拓扑和参数生成电力系统状态估计模型；S2 :通过状态估计模型和量测设备的测量不确定度信息生成第一约束集，其中，第一约束集包括量测区间约束和状态区间约束；S3 :根据电力系统物理约束，对第一约束集进行扩展获得第二约束集，其中，第二约束集的数据量大于第一约束集的数据量；以及S4 :以及对第二约束集进行区间约束传播获得电力系统状态的估计区间，以及量测的估计区间。根据本专利技术实施例的方法，通过采用集合论估计模型、约束集扩展以及区间约束传播获得电力系统的状态估计区间和量测估计区间，减少了计算量，提高了数据的确信性。本专利技术的一个实施例中，所述步骤SI进一步包括S11 :根据电力系统设备的物理连接关系和开关量测值获得拓扑岛；S12 :获取电力系统设备的网络参数；以及S13 :根据所述拓扑岛和所述网络参数生成电力系统状态估计模型。本专利技术的一个实施例中，所述步骤S2具体包括S21 :根据量测设备提供的测量不确定度确定量测区间；S22 :根据先验知识确定状态区间。本专利技术的一个实施例中，所述步骤S3中所述扩展包括节点功率平衡约束、支路功率平衡约束和相角约束。本专利技术的一个实施例中，所述步骤S4进一步包括S41 :根据所述第二约束集对状态变量的单调性构建单调变量集和非单调变量集；S42 :判断单调变量集是否为空；S43 当所述单调集变量集为空时根据前推回代算法收缩所述所述量测区间和状态区间获得量测的估计区间和状态的估计区间；S44 :当所述单调集变量集不为空时根据单调性通过前推回代算法收缩所述量测区间和状态区间获得量测的估计区间和状态的估计区间；以及S45:当所述收缩前后的所述量测估计区间或状态估计区间距离小于阈值时将所述第三解集为最终解集，否则返回步骤S41继续进行。为达到上述目的，本专利技术的实施例另一方面提出一种基于集合论估计模型的电力系统状态估计系统，包括模型模块，用于根据集合论和电力系统的网络拓扑和参数生成电力系统状态估计模型；约束模块，用于通过所述状态估计模型和量测设备的测量不确定度信息生成第一约束集，其中，所述第一约束集包括量测区间约束和状态区间约束；扩展模块，用于根据电力系统物理约束，对所述第一约束集进行扩展获得第二约束集，其中，所述第二约束集的数据量大于第一约束集的数据量；以及收缩模块，用于对所述第二约束集进行区间约束传播获得电力系统状态的估计区间，以及量测的估计区间。根据本专利技术实施例的系统，通过采用集合论估计模型、约束集扩展以及区间约束传播获得电力系统的状态估计区间和量测估计区间，减少了计算量，提高了数据的确信性。本专利技术的一个实施例中，所述模型模块具体包括拓扑单元，用于根据电力系统设备的物理连接关系和开关量测值获得拓扑岛；参数单元，用于获取电力系统设备的网络参数；以及模型单元，用于根据所述拓扑岛和所述网络参数生成电力系统状态估计模型。本专利技术的一个实施例中，所述约束模块具体包括量测约束单元，用于根据量测设备提供的测量不确定度确定量测区间；状态约束单元，用于根据先验知识确定状态区间。本专利技术的一个实施例中，所述扩展包括节点功率平衡约束、支路功率平衡约束和相角约束。本专利技术的一个实施例中，所述收缩模块具体包括构建单元，用于根据所述第二约束集状态变量的单调性构建单调变量集和非单调变量集；判断单元，用于判断单调变量集是否为空；第一缩放单元，用于当所述单调集变量集为空时根据前推回代算法收缩所述量测区间和状态区间获得量测的估计区间和状态的估计区间；第二缩放单元，用于当所述单调集变量集不为空时根据单调性通过前推回代算法收缩所述量测区间和状态区间获得量测的估计区间和状态的估计区间；以及结果单元，用于当所述收缩前后的所述量测估计区间或状态估计区间距离小于阈值时将所述量测估计区间和状态估计区间作为最终结果，否则利用所述构建单元、判断单元、第一缩放单元和第二缩放单元重新进行。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图1为根据本专利技术一个实施例的基于集合论估计计型的电力系统状态估计方法的流程图；图2为根据本专利技术一个实施例的区间约束传播的流程图；图3为根据本专利技术一个实施例的基于集合论估计模型的电力系统状态估计系统的框架图4为本专利技术一个实施例的模型模块的框架图；图5为本专利技术一个实施例的收缩模块的框架图；图6为本专利技术一个实施例的真值超出量测区间的样本统计数据；图7为本专利技术一个实施例的IEEE 14节点系统量测区间收缩比例的平均值统计数据；以及图8为本专利技术一个实施例的IEEE 118节点系统量测区间收缩比例的平均值统计数据。具体实施例方式下面详细描述本专利技术的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同 或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。图1为本专利技术实施例的基于集合论估计计型的电力系统状态估计方法的流程图。如图1所示，根据本专利技术实施例的基于集合论估计计型的电力系统状态估计方法，包括以下步骤步骤S101，基于集合论，根据电力系统的网络拓扑和参数生成电力系统状态估计模型。具体地，初始化电力系统的网络参数和网络拓扑模型。网络参数包括输电线路的串联电阻、串联电抗、并联电导和并联电纳，变压器的变比和阻抗，并联在输电线路或母线上的电容器和电抗器的阻抗等。网络拓扑模型包括发电机、输电线路、变压器、断路器、刀闸、电容电抗器、负荷、母线等设备的关联关系。然后量测各母线节点的电压、功率、各输电线路首末端的功率、各变压器每个绕组的功率以及各断路器和刀闸的开关量测值等数据。最后，根据开关量测值和设备物理连接关系，采用深度优先搜索算法，获取连通的电气岛。将电气岛内所有零阻抗相连的物理节点收缩为一个拓扑节点，将输电线路和变压器等值为拓扑支路，电容电抗器等值为接地电纳，从而将电气岛收缩为拓扑岛，并将物理设备上的实时量测值匹配到拓扑岛中相应的拓扑节点和拓扑支路上。在电力系统状态估计中，量测方程可描述为z=h(x)+e，其中z为m维量测向量，m为量测数量，X为n本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于集合论估计模型的电力系统状态估计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：基于集合论，根据电力系统的网络拓扑和参数生成电力系统状态估计模型；S2：通过所述状态估计模型和量测设备的测量不确定度信息生成第一约束集，其中，所述第一约束集包括量测区间约束和状态区间约束；S3：根据电力系统物理约束，对所述第一约束集进行扩展获得第二约束集，其中，所述第二约束集的数据量大于所述第一约束集的数据量；以及S4：对所述第二约束集进行区间约束传播获得电力系统的状态区间，以及量测的估计区间。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何光宇，王彬，陈乾，刘铠诚，杨文轩，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。