[發明專利]一種基于卡爾曼濾波的電-氣-熱耦合網絡動態狀態估計方法

有效

• 申請號: 201910968540.1
• 申請日: 2019-10-12
• 公開（公告）號: CN110619487B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 王智良;潘奕林;劉鑫蕊;孫秋野;張化光;黃博南;楊珺;楊東升
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

本發明提供一種基于卡爾曼濾波的電?氣?熱耦合網絡動態狀態估計方法，屬于電力系統分析和監測技術領域，為解決現有電?氣?熱耦合網絡動態狀態估計存在的問題，本發明采用基于卡爾曼濾波的電?氣?熱耦合網絡的狀態估計全局一致算法進行動態狀態估計，根據電力網絡、天然氣網絡以及熱力網絡的動態性速度不同，為三個子網絡賦予不同的時間尺度，而在進行快速系統的狀態估計時，將慢速系統視為穩態。并且對于熱能網絡的動態狀態估計獲得的新的熱負荷與溫度狀態量，又為下一次水力網絡的狀態估計提供了新的數據來源。

技術領域

本發明涉及一種動態狀態估計方法，具體而言，尤其涉及一種基于卡爾曼濾波的電-氣-熱耦合網絡動態狀態估計方法。

背景技術

隨著能源互聯網以及熱電聯產的迅速發展，電力網絡、天然氣網絡以及熱力網絡的耦合越來越緊密，傳統的電力系統狀態估計方法已經無法適應目前電力系統的運行環境，雖然近兩年有部分電-氣-熱耦合網絡靜態狀態估計方法，但是目前如何實現電-氣-熱耦合網絡動態狀態估計的問題仍未被解決。

電-氣-耦合網絡各個子網絡動態響應時間長短有很大差異。電力網絡具有最小的慣性，傳輸速度極快，可接近于光速，其時間尺度一般為秒級。相比于電力網絡，天然氣網絡具有一定的延時性，其時間尺度通常為分鐘級甚至為小時級。熱力網絡的傳輸速度比天然氣網絡更慢，因此如果對電-氣-耦合網絡各個子網絡采用統一時間尺度進行動態狀態估計，如果以動態變化最快的電力網絡的時間尺度為標準的話，那么天然氣網絡以及熱力網絡的動態性在該時間尺度下基本可以忽略不計，此時若進行統一時間尺度的動態狀態估計，會產生大量無作用的計算，導致狀態估計算法的效率降低。同樣的，若以熱力網絡和天然氣網絡的時間尺度作為標準進行統一的動態狀態估計，那么在該時間尺度下電網的動態性難以體現，導致狀態估計算法的精度降低。

相比于電力網絡與天然氣網絡，熱力網絡需要以水為載體才能實現對熱力的傳輸，因此熱力網絡實際可以解耦為熱能網絡以及水力網絡兩部分，對于水力網絡，壓力(和流量)變化在水力網絡中的傳播速度比熱能網絡中溫度變化快1000倍左右，因為壓力波以大約1200m/s的聲速在水中傳播，而熱能網絡中，溫度的變化的速度是接近于水流速的。但是，從實際運行與系統優化調度的角度來看與溫度變化即熱能的動態相比，網絡中的流量動態的重要性較小，所以，對于熱力網絡中水力網絡的狀態估計的動態性要求也比較小。由于對熱力網絡中個狀態量的動態性要求是不一樣的，如果直接采用傳統的方法對熱力網絡進行全動態的狀態估計，會導致計算的復雜性與計算耗時過高。

發明內容

根據上述提出的技術問題，而提供一種基于卡爾曼濾波的電-氣-熱耦合網絡動態狀態估計方法。本發明采用基于卡爾曼濾波的電-氣-熱耦合網絡的狀態估計全局一致算法進行動態狀態估計，根據電力網絡、天然氣網絡以及熱力網絡的動態性速度不同，為三個子網絡賦予不同的時間尺度，而在進行快速系統的狀態估計時，將慢速系統視為穩態。并且對于熱能網絡的動態狀態估計獲得的新的熱負荷與溫度狀態量，又為下一次水力網絡的狀態估計提供了新的數據來源。

本發明采用的技術手段如下：

一種基于卡爾曼濾波的電-氣-熱耦合網絡動態狀態估計方法，包括如下步驟：

S1、初始化數據，定義t_end為算法結束時間，t_e、t_g、t_h分別為電力網絡、天然氣網絡、熱力網絡狀態估計的時間軸，Δt_e、Δt_g、Δt_h分別為電力網絡、天然氣網絡、熱力網絡狀態估計每次動態狀態更新的時間尺度，令t_e＝t_g＝t_h＝0；

S2、估計熱力網絡的動態狀態，并根據此刻情況執行電-氣-熱耦合網絡動態狀態估計全局一致算法，以保證耦合網絡動態狀態估計結果的全局一致性，令t_h＝t_h+Δt_h；