[發明專利]基于自適應H無窮擴展卡爾曼濾波的狀態估計方法

有效

• 申請號: 201810018436.1
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108155648B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 孫永輝;王義;呂欣欣;王加強;武小鵬;翟蘇巍;張宇航
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 徐瑩

1.一種基于自適應H無窮擴展卡爾曼濾波的狀態估計方法，其特征在于：包括以下步驟：

建立電力系統動態狀態估計模型，依據電力系統的動態狀態估計模型，采用自適應H無窮擴展卡爾曼濾波的狀態估計方法對電力系統運行動態進行估計：

(1)設定濾波相關的初始值，包括t＝0時刻的狀態估計初始值狀態估計誤差協方差P₀、系統噪聲和量測噪聲協方差矩陣的初始值Q₀和R₀、以及最大估計時刻N；

(2)獲取t時刻的電力系統混合量測值y_t；

(3)計算t時刻的狀態預測值計算公式如下：

式中，f(·)表示已知的系統函數，為t-1時刻的狀態估計值；

(4)計算t時刻的狀態預測誤差協方差P_t|t-1，計算公式如下：

式中，表示函數f(·)在處的雅克比矩陣，P_t-1為t-1時刻的估計誤差協方差，Q_t-1表示t-1時刻的系統噪聲協方差矩陣；

(5)根據外界情況變化，自適應計算并更新t時刻誤差協方差矩陣計算公式如下：

式中，α是一個待設定的正常數，用于調節動態過程中誤差協方差自適應變換的閾值，γ為不確定約束上界，其中P_y,t-1、和L_t的計算方法如下：

式中，對應于實際電力系統輸出函數h(·)在t-1時刻雅克比矩陣，R_t-1為t-1時刻的量測噪聲協方差矩陣，ρ＝0.98為遺忘因子，I為對應維度的單位矩陣，ε_max是根據實際系統的物理信息進行設定的值；

(6)計算t時刻卡爾曼濾波增益G_t，計算公式如下：

式中，

(7)計算t時刻的狀態估計誤差協方差P_t，計算公式如下：

(8)計算t時刻的狀態估計值計算公式如下：

(9)計算信息序列，計算公式如下：

式中，s_t為t時刻的信息序列；

(10)在上一步的基礎上，運用改進的Sage-Husa噪聲統計估計器，動態計算t時刻系統噪聲協方差矩陣Q_t，計算公式如下

式中，b為遺忘因子，在系統噪聲特性緩慢變化的情況下，其取值范圍為0.95～0.995；

(11)按照(2)-(10)步驟依據時間序列對電力系統運行狀態動態估計，直至t+1＞N時迭代停止，輸出狀態估計結果。

2.根據權利要求1所述的基于自適應H無窮擴展卡爾曼濾波的狀態估計方法，其特征在于：所述電力系統動態狀態估計模型的動態方程和量測方程表示為：

x_t＝f(x_t-1)+w_t-1，

y_t＝h(x_t)+v_t，

式中，x_t-1表示狀態變量，x_t-1＝[u_t-1,θ_t-1]∈Rⁿ由電力系統節點電壓和相角構成，y_t為t時刻電力系統混合量測值，y_t∈R^m由電力系統節點電壓和相角，節點注入有功、無功功率以及支路有功和無功功率量測值構成；f(·)和h(·)是非線性函數，w_t-1∈Rⁿ是系統誤差，w_t-1的協方差矩陣為Q_t-1，v_t∈R^m為量測誤差，v_t的協方差矩陣為R_t。