[發(fā)明專利]基于等值信息交換的分布式抗差狀態(tài)估計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011302396.7
• 申請(qǐng)日: 2020-11-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112487618A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海波;王帥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;H02J3/00;G06F113/04
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 李全旺

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于等值信息交換的分布式抗差狀態(tài)估計(jì)方法，首先，通過(guò)子系統(tǒng)對(duì)本地電網(wǎng)以及聯(lián)絡(luò)線進(jìn)行建模；接著，計(jì)算第一階段線性狀態(tài)估計(jì)的內(nèi)部等值信息，并在接收到協(xié)調(diào)層下發(fā)的邊界狀態(tài)量后計(jì)算內(nèi)部狀態(tài)量；然后，將內(nèi)部狀態(tài)量和邊界狀態(tài)量轉(zhuǎn)換為第二階段線性狀態(tài)估計(jì)的量測(cè)數(shù)據(jù)；最后，通過(guò)各子系統(tǒng)計(jì)算第二階段估計(jì)的信息矩陣和信息向量，并基于高斯消去法計(jì)算內(nèi)部等值信息，待協(xié)調(diào)層收集所有子系統(tǒng)的內(nèi)部等值信息并計(jì)算出邊界狀態(tài)量后，計(jì)算得到內(nèi)部狀態(tài)量，完成分布式計(jì)算。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行與調(diào)度領(lǐng)域，涉及一種基于等值信息交換的分布式抗差狀態(tài)估計(jì)方法。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)是能量管理系統(tǒng)(energy management system，EMS)的重要功能，在電力系統(tǒng)運(yùn)行、控制等方面具有重要意義。當(dāng)前，電網(wǎng)規(guī)模日益增大，區(qū)域電網(wǎng)間的聯(lián)系越來(lái)越緊密，這對(duì)傳統(tǒng)估計(jì)方法帶來(lái)不小挑戰(zhàn)。

首先，傳統(tǒng)集中式狀態(tài)估計(jì)要求控制中心收集全網(wǎng)量測(cè)信息并對(duì)全系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，而由于互聯(lián)電網(wǎng)的垂直化管理以及商業(yè)保密等原因，區(qū)域電網(wǎng)的拓?fù)洹⒘繙y(cè)信息難以實(shí)時(shí)共享，數(shù)據(jù)收集面臨著困難。另外，直接對(duì)規(guī)模巨大的電網(wǎng)進(jìn)行集中式估計(jì)仍然還面臨著增益矩陣條件數(shù)過(guò)大，數(shù)值穩(wěn)定性差等問(wèn)題。對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分區(qū)并進(jìn)行分布式狀態(tài)估計(jì)，這對(duì)電網(wǎng)EMS完成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制功能至關(guān)重要。

其次，目前已有布式狀態(tài)估計(jì)方法主要是基于分布式優(yōu)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)，存在一些缺陷。例如，在SCADA量測(cè)系統(tǒng)下的常規(guī)狀態(tài)估計(jì)模型是一非凸優(yōu)化模型，這會(huì)導(dǎo)致某些分布式優(yōu)化技術(shù)的不適用。另外，這類算法大多基于迭代層面上的協(xié)調(diào)，子系統(tǒng)之間需要進(jìn)行多次信息交換，對(duì)于地理距離較遠(yuǎn)的控制中心來(lái)說(shuō)通信壓力較大，而且也會(huì)導(dǎo)致代碼實(shí)現(xiàn)上的困難。此外，當(dāng)前分布式算法魯棒性較差，某個(gè)子系統(tǒng)若因故障無(wú)法參與分布式計(jì)算，則對(duì)整體計(jì)算進(jìn)程存在較大的影響。最后，大多數(shù)已有算法沒(méi)有考慮不良數(shù)據(jù)的影響，因此還需要對(duì)不良數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理。

現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下問(wèn)題：

(1)集中式算法要求收集全網(wǎng)信息(量測(cè)信息、網(wǎng)絡(luò)信息)，但這些信息的數(shù)據(jù)量太大，不便于在網(wǎng)絡(luò)中傳輸。而且這些信息由多個(gè)子系統(tǒng)所掌握，由于商業(yè)保密的原因，各子系統(tǒng)通常也不愿意共享詳細(xì)的信息給其他子系統(tǒng)。針對(duì)此問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種分布式狀態(tài)估計(jì)算法，在子系統(tǒng)之間交換信息的數(shù)據(jù)量較少且不包含內(nèi)部詳細(xì)信息的前提下，繞開(kāi)信息共享的限制，通過(guò)分布式計(jì)算取得和集中式計(jì)算相一致的計(jì)算結(jié)果。

(2)目前雖然已有學(xué)者提出分布式狀態(tài)估計(jì)算法，但這些算法大多基于分布式優(yōu)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)，需要進(jìn)行多次迭代，在這個(gè)過(guò)程中，子系統(tǒng)和其他子系統(tǒng)需要多次交換信息，這會(huì)帶來(lái)較大的通信壓力，并且也會(huì)導(dǎo)致代碼實(shí)現(xiàn)上的困難。本發(fā)明減少了子系統(tǒng)在分布式計(jì)算中的信息交換次數(shù)，降低通信復(fù)雜度，同時(shí)使得代碼易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。

(3)分布式狀態(tài)估計(jì)算法中還應(yīng)該具有魯棒性，即當(dāng)某個(gè)子系統(tǒng)因?yàn)楣收蠠o(wú)法參與分布式計(jì)算時(shí)，不至于造成惡劣影響，其他子系統(tǒng)仍然能夠正常進(jìn)行分布式計(jì)算，并且計(jì)算結(jié)果仍然保持一定的準(zhǔn)確度。

(4)不良數(shù)據(jù)將對(duì)狀態(tài)估計(jì)的結(jié)果產(chǎn)生較大影響。

發(fā)明目的

本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種實(shí)用化的分布式狀態(tài)估計(jì)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，當(dāng)某些子系統(tǒng)因故障無(wú)法參與分布式計(jì)算時(shí)，其他子系統(tǒng)仍然能夠正常參與分布式計(jì)算，并結(jié)合主流抗差估計(jì)模型，能夠抑制不良數(shù)據(jù)對(duì)估計(jì)結(jié)果的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于等值信息交換的分布式抗差狀態(tài)估計(jì)方法，包括以下步驟：

步驟1、對(duì)整體電網(wǎng)按照地理區(qū)域進(jìn)行分區(qū)，通過(guò)多個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行建模，所述本地電網(wǎng)指內(nèi)網(wǎng)，所述子系統(tǒng)是異地控制中心的EMS系統(tǒng)，采用EMS的建模方式，對(duì)內(nèi)網(wǎng)以及區(qū)間聯(lián)絡(luò)線進(jìn)行建模，所述子系統(tǒng)包含的量測(cè)信息包括功率注入量測(cè)、電壓幅值量測(cè)和支路潮流量測(cè)；所述整體電網(wǎng)為包含多個(gè)子網(wǎng)的互聯(lián)系統(tǒng)，每個(gè)子網(wǎng)對(duì)應(yīng)一個(gè)子系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)；