[發(fā)明專利]基于自適應H無窮擴展卡爾曼濾波的狀態(tài)估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810018436.1
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108155648B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)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

本發(fā)明提供了一種基于自適應H無窮擴展卡爾曼濾波的狀態(tài)估計方法，不僅可以有效界定系統(tǒng)參數(shù)不確定性所引入的估計誤差上限，并且采用了自適應技術對濾波參數(shù)和系統(tǒng)噪聲統(tǒng)計特性進行自適應估計，避免了傳統(tǒng)H無窮擴展卡爾曼濾波誤差上限難選取以及系統(tǒng)噪聲統(tǒng)計特性無法準確獲取的問題，具有更強的魯棒性，能夠實現(xiàn)系統(tǒng)更高精度的狀態(tài)估計。

技術領域

本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)，具體涉及一種狀態(tài)估計方法。

背景技術

近年來，隨著中國聯(lián)網(wǎng)和能源資源大范圍優(yōu)化配置格局的初步形成、電力市場化改革的穩(wěn)步推進、新能源開發(fā)步伐的加快、“建設堅強智能電網(wǎng)”舉措的提出，中國電網(wǎng)結構日益龐大，運行方式日趨復雜，保障電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行意義重大，任務艱巨。電力系統(tǒng)調度中心依靠靜態(tài)狀態(tài)估計可以掌握電力系統(tǒng)實時運行狀態(tài)，而分析和預測系統(tǒng)的運行趨勢，對運行中發(fā)生的各種問題提出對策，則需要依靠兼?zhèn)漕A測功能的動態(tài)狀態(tài)估計。

在目前的研究中，電力系統(tǒng)動態(tài)狀態(tài)估計主要以擴展卡爾曼濾波(extendedKlaman filter,EKF)以及其改進方法為主，如計入非線性卡爾曼濾波、自適應預報動態(tài)狀態(tài)估計、光滑增平面模糊控制動態(tài)狀態(tài)估計等。但是，需要指出的是傳統(tǒng)基于EKF框架的動態(tài)狀態(tài)估計方法對模型的精度要求較高，并且需假設系統(tǒng)噪聲的協(xié)方差矩陣是不變的。但在實際電力系統(tǒng)應用中，系統(tǒng)精確的模型參數(shù)和系統(tǒng)噪聲統(tǒng)計特性往往比較難獲取，其無疑會嚴重影響動態(tài)狀態(tài)估計的結果，降低狀態(tài)估計精度。

發(fā)明內容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于為了提高系統(tǒng)噪聲和模型不確定情形下的電力系統(tǒng)動態(tài)狀態(tài)估計精度，有效界定系統(tǒng)模型參數(shù)不確定性所引入的估計誤差上限，自適應估計濾波參數(shù)和系統(tǒng)噪聲統(tǒng)計特性所滿足的協(xié)方差矩陣，提出了一種基于自適應H無窮擴展卡爾曼濾波的電力系統(tǒng)動態(tài)狀態(tài)估計方法，可以顯著改善電力系統(tǒng)動態(tài)狀態(tài)估計器的魯棒性，進而實現(xiàn)系統(tǒng)更高精度的狀態(tài)估計。

技術方案：本發(fā)明提供了一種基于自適應H無窮擴展卡爾曼濾波的狀態(tài)估計方法，包括以下步驟：

建立電力系統(tǒng)動態(tài)狀態(tài)估計模型，依據(jù)電力系統(tǒng)的動態(tài)狀態(tài)估計模型，采用自適應H無窮擴展卡爾曼濾波的狀態(tài)估計方法對電力系統(tǒng)運行動態(tài)進行估計：

(1)設定濾波相關的初始值，包括t＝0時刻的狀態(tài)估計初始值狀態(tài)估計誤差協(xié)方差P₀、系統(tǒng)噪聲和量測噪聲協(xié)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(tǒng)混合量測值y_t；

(3)計算t時刻的狀態(tài)預測值計算公式如下：

式中，f(·)表示已知的系統(tǒng)函數(shù)，為t-1時刻的狀態(tài)估計值；

(4)計算t時刻的狀態(tài)預測誤差協(xié)方差P_t|t-1，計算公式如下：

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

(5)根據(jù)外界情況變化，自適應計算并更新t時刻誤差協(xié)方差矩陣計算公式如下：

式中，α是一個待設定的正常數(shù)，用于調節(jié)動態(tài)過程中誤差協(xié)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：