[發(fā)明專利]基于切換系統(tǒng)模型的電力系統(tǒng)融合狀態(tài)估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910311863.3
• 申請(qǐng)日: 2019-04-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110034559B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岳東;陳吉;竇春霞;羅劍波;丁孝華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/00
• 分類號(hào): H02J3/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 向文

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于切換系統(tǒng)模型的電力系統(tǒng)融合狀態(tài)估計(jì)方法，包括以下步驟：建立切換系統(tǒng)的兩個(gè)子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型；根據(jù)同步相量測(cè)量單元的新息值建立切換規(guī)則；在不同時(shí)間尺度上，基于各量測(cè)子集分別進(jìn)行卡爾曼濾波；根據(jù)最優(yōu)融合估計(jì)理論，融合基于不同量測(cè)子集的估計(jì)結(jié)果并進(jìn)入下一個(gè)采樣周期。本發(fā)明通過(guò)切換系統(tǒng)模型的建立，提升了狀態(tài)估計(jì)算法的適應(yīng)性，并且采用融合狀態(tài)估計(jì)的方式相對(duì)于單模型估計(jì)器方式和靜態(tài)估計(jì)器方式，使得本發(fā)明在估計(jì)誤差、收斂速度和計(jì)算時(shí)間上更具有優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于切換系統(tǒng)模型的電力系統(tǒng)融合狀態(tài)估計(jì)方法。

背景技術(shù)

狀態(tài)估計(jì)一直作為現(xiàn)代電力系統(tǒng)監(jiān)控和規(guī)劃的基本組成之一，監(jiān)測(cè)全網(wǎng)的狀態(tài)并支撐能量管理系統(tǒng)(EMS)完成對(duì)電力系統(tǒng)的近實(shí)時(shí)建模、最優(yōu)化潮流以及不良數(shù)據(jù)檢測(cè)與辨識(shí)等任務(wù)。電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的建模與求解，長(zhǎng)期以來(lái)的傳統(tǒng)做法是將采集到的已知量測(cè)與待求系統(tǒng)狀態(tài)建模為靜態(tài)模型，并通過(guò)加權(quán)最小二乘的方法來(lái)求解，以期獲得全網(wǎng)在某個(gè)時(shí)間截面的運(yùn)行狀態(tài)。由于其快速收斂和易于實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)，此類方法被廣泛應(yīng)用于全球范圍內(nèi)各大電力系統(tǒng)的EMS中。然而靜態(tài)狀態(tài)估計(jì)器忽略了電力負(fù)荷的動(dòng)態(tài)特性，完全依賴當(dāng)前時(shí)刻的采樣量測(cè)來(lái)獲取系統(tǒng)狀態(tài)，因此不具備狀態(tài)預(yù)測(cè)的能力，可是預(yù)測(cè)的狀態(tài)對(duì)于電力機(jī)構(gòu)而言同樣具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。另一方面，分布式發(fā)電高滲透率的引入，增強(qiáng)了電力系統(tǒng)潮流的隨機(jī)性，時(shí)而快變時(shí)而慢變的系統(tǒng)狀態(tài)有別于以往認(rèn)為的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)，增加了電系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的建模難度。

此外，隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的高級(jí)量測(cè)設(shè)備如相量測(cè)量單元配置到電力系統(tǒng)中，高精度的量測(cè)設(shè)備大大減少了狀態(tài)估計(jì)誤差。但受限于成本，此類設(shè)備往往不會(huì)大量配置，僅基于相量測(cè)量單元的狀態(tài)估計(jì)器通常是系統(tǒng)不可觀的。另一方面，相量測(cè)量單元的采樣頻率較高，如何融合高采樣頻率的相量測(cè)量單元量測(cè)和低采樣頻率的傳統(tǒng)量測(cè)也是一大難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種基于切換系統(tǒng)模型的電力系統(tǒng)融合狀態(tài)估計(jì)方法，不但提升了狀態(tài)估計(jì)算法的適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)了基于相量測(cè)量單元和基于傳統(tǒng)量測(cè)的融合估計(jì)。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于切換系統(tǒng)模型的電力系統(tǒng)融合狀態(tài)估計(jì)方法，包括以下步驟：

S1：建立適應(yīng)電力系統(tǒng)狀態(tài)慢變的子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型I：

x_k+1＝x_k+w_k

建立適應(yīng)電力系統(tǒng)狀態(tài)快變的子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型II：

x_k+1＝x_k+J^-1(u_k+1-u_k)+J^-1e_k

其中x_k+1、x_k分別表示在k+1和k時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)，J是電力潮流的雅各比矩陣，u_k+1、u_k分別表示在k+1和k時(shí)刻的系統(tǒng)輸入，w_k、J^-1e_k分別表示兩個(gè)子系統(tǒng)的建模誤差；

S2：根據(jù)相量測(cè)量單元的新息值建立系統(tǒng)切換規(guī)則：

其中α代表所選擇的子系統(tǒng)模型，z_p(k)表示相量測(cè)量單元在k時(shí)刻的量測(cè)值；

S3：在不同時(shí)間尺度上，基于各量測(cè)子集分別進(jìn)行卡爾曼濾波：

S4：通過(guò)步驟S3在獲得基于各量測(cè)子集的估計(jì)狀態(tài)和對(duì)應(yīng)的誤差協(xié)方差矩陣之后，根據(jù)最優(yōu)線性融合估計(jì)理論，融合基于各量測(cè)子集的估計(jì)結(jié)果。