[發明專利]一種基于無跡卡爾曼濾波的電力系統混合量測融合方法

有效

• 申請號: 201811653402.6
• 申請日: 2018-12-31
• 公開（公告）號: CN109754013B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 王康元;謝偉;徐德偉;凌平;方陳;謝邦鵬
• 申請（專利權）人: 浙江大學;國網上海市電力公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06F17/18;G06Q50/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

1.一種基于無跡卡爾曼濾波的電力系統混合量測融合方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)通過μPMU及SCADA采集電力系統節點的實時量測，μPMU量測中包含相量量測，SCADA量測中只包含幅值量測；

(2)通過計算兩類量測的相關度及量測時標對齊實現異步量測同步化，具體包括以下子步驟：

(2.1)計算μPMU量測及SCADA量測之間相同部分的等級差數d_g，由量測變換方法計算混合量測異同部分的等效等級差數D_h，通過兩等級差數計算混合量測的相關度ρ；

(2.2)將相關度最大的μPMU量測時標賦予對應的SCADA量測，實現量測時標對齊；

(3)將同步化后的μPMU量測與SCADA量測采用自適應無跡卡爾曼濾波算法進行融合，具體包括以下子步驟；

(3.1)以同步化后的μPMU量測與SCADA量測共有部分為狀態量，采用自適應最小偏度單形采樣策略對混合量測進行UT變換，變換公式如下：

選取權值初值設置比例修正因子初值α、先驗系數β，則第i個采樣點對應的修正后的狀態權值與協方差權值分別為

計算初始向量

則狀態量為n時的向量由j＝2,3,…,n迭代計算得到，向量遞推公式如下

表示經j輪遞推后第i個狀態值的采樣點偏差范圍；

由式(4)生成的Sigma點集為

式中為協方差矩陣P的Cholesky因子，x為UT變換前的值；

(3.2)通過Holt指數平滑法計算得到系統狀態轉移函數f(·)，計算k時刻第i個狀態量的sigma采樣點集χ_i,k|k的k+1時刻一步預測值χ_i,k+1|k及系統一步預測協方差P_k+1|k，公式如下：

χ_i,k+1|k＝f(χ_i,k|k)+w_k (6)

式中，w_k為系統過程噪聲，x_k+1|k為k+1時刻系統狀態的一步預測值，Q_k為過程噪聲協方差矩陣；

(3.3)對一步預測值x_k+1|k再次進行UT變換，產生新的Sigma點集χ′_i,k+1,k，將χ′_i,k+1,k點集帶入觀測方程h(·)得到Sigma點集的觀測預測值z_i,k+1,k，并加權求得觀測預測均值自協方差及互協方差通過修正因子α對自協方差進行修正

z_i,k+1,k＝h(χ′_i,k+1,k)+v_k (9)

式中，v_k為k時刻系統觀測噪聲；

(3.4)計算Kalman增益矩陣K_k+1

(3.5)更新狀態及協方差

(3.6)自適應比例修正因子選取方法

由式(16)估算出x_k|k與x之間的距離d_k

設置變化因子μ，則α_k+1的值式(17)、(18)確定

α_k+1＝α_k(1-μⁿ)^1/n (18)

由式(16)、(17)、(18)計算出α_k+1，將α_k+1作為下一時刻UT過程的比例因子；

以SCADA量測為濾波狀態向量結構，利用一系列確定樣本點來逼近狀態量的后驗概率分布，因此濾波結果x_k+1|k+1即為混合量測融合后的輸出結果。