[發(fā)明專利]基于自動微分的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910234998.0
• 申請日: 2009-11-20
• 公開（公告）號: CN101707373A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫國強;衛(wèi)志農(nóng);葉芳
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06F17/10
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術(shù)領(lǐng)域

發(fā)明涉及一種基于自動微分的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計方法，屬于電力系統(tǒng)運行和控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

能量管理系統(tǒng)(energy?manage?system，EMS)是以計算機為基礎(chǔ)的現(xiàn)代電力調(diào)度自動化系統(tǒng)，其帶來的最根本的改變就是由傳統(tǒng)經(jīng)驗型調(diào)度上升到分析型調(diào)度，從而提高了電力系統(tǒng)運行的安全性和經(jīng)濟性。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行方式日趨復雜，電力系統(tǒng)調(diào)度中心的自動化水平也需要逐步由低級向高級發(fā)展，因此EMS得到了廣泛的應用。狀態(tài)估計軟件是EMS的核心軟件，它為其他高級應用軟件提供了一個可靠而完整的電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫，被譽為應用軟件的“心臟”，因此狀態(tài)估計是電力系統(tǒng)運行、控制和安全評估等方面的基礎(chǔ)。

狀態(tài)估計中量測函數(shù)是狀態(tài)矢量的非線性矢量函數(shù)，過去往往采取將非線性函數(shù)泰勒級數(shù)展開并取至一次項，即化為線性模型來處理，從而忽略了模型的非線性程度。本發(fā)明采用雙一次項展開方法，保留了泰勒級數(shù)的二階項，提出了非線性最小二乘法。

狀態(tài)估計中需要計算量測函數(shù)的雅克比(Jacobian)矩陣和海森(Hessian)矩陣。而在常規(guī)狀態(tài)估計中，形成Jacobian矩陣和Hessian矩陣最直接的方法是手工對量測函數(shù)的代碼進行微分，得到微分代碼。手工編寫微分代碼工作過于繁瑣且容易出錯，自動微分(automatic?differentiation，AD)技術(shù)的出現(xiàn)克服了這個缺點，它是計算機數(shù)值計算和分析領(lǐng)域內(nèi)的一項完全嶄新的技術(shù)。AD將微分定義為代數(shù)運算，與其他微分方法(如數(shù)值微分、符號微分)相比，它可以自動計算函數(shù)的任意階導數(shù)，而且避免了截斷誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種基于自動微分的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計方法。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明為基于自動微分的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)獲取電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡參數(shù)，包括：輸電線路的支路號、首端節(jié)點和末端節(jié)點編號、串聯(lián)電阻、串聯(lián)電抗、并聯(lián)電導、并聯(lián)電納、變壓器變比和阻抗；

(2)初始化，包括：對狀態(tài)量設(shè)置初值、節(jié)點次序優(yōu)化、形成節(jié)點導納矩陣、設(shè)置門檻值，分配內(nèi)存、聲明活躍變量；

(3)輸入遙測數(shù)據(jù)z，包括電壓幅值、發(fā)電機有功功率、發(fā)電機無功功率、負荷有功功率、負荷無功功率、線路首端有功功率、線路首端無功功率、線路末端有功功率以及線路末端無功功率；

(4)將雅克比矩陣和海森矩陣中不變元素的位置和數(shù)值存到一個鏈表中；

(5)恢復迭代計數(shù)器迭代次數(shù)k＝1；

(6)由現(xiàn)有的狀態(tài)量x^(k)，應用自動微分計算雅克比矩陣和海森矩陣中的可變元素，同時讀取步驟(4)所述鏈表中相應矩陣的不變元素，以此獲得所需的雅克比矩陣和海森矩陣；

(7)求取狀態(tài)修正量選取并修正狀態(tài)量得到