[發(fā)明專利]一種基于Givens正交變換的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計方法

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• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112749369A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙友國;劉尚偉;趙勇;潘凱巖;高貞彥;吳昌川;徐艷;成江東;高天亮;閻同東;徐海柱;王憲安;呂倩;逄春;荀子揚(yáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 東方電子股份有限公司
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16
• 代理公司: 煙臺雙聯(lián)專利事務(wù)所(普通合伙) 37225
• 代理人: 申國棟

本發(fā)明公開了一種基于Givens正交變換的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計方法，包括：讀取電力系統(tǒng)遙測、遙信數(shù)據(jù)，形成節(jié)點支路模型，根據(jù)節(jié)點支路模型構(gòu)建與電壓向量相關(guān)的加權(quán)雅可比矩陣，為電壓向量賦初值，并將迭代次數(shù)及狀態(tài)向量修正量置零；開始迭代計算：迭代次數(shù)加一，判斷迭代次數(shù)是否越限，若未越限，則進(jìn)行電壓向量修正根據(jù)當(dāng)前的電壓向量值求解加權(quán)雅可比矩陣，然后對其進(jìn)行變轉(zhuǎn)軸行優(yōu)先與行動態(tài)調(diào)整的Givens變換求得矩陣Q，再根據(jù)矩陣Q求出狀態(tài)向量修正量Δx；判斷Δx是否收斂，若Δx不收斂則繼續(xù)下一次的迭代計算，若Δx收斂則根據(jù)當(dāng)前的電壓向量值計算量測結(jié)果，獲得當(dāng)前電力系統(tǒng)狀態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種狀態(tài)估計方法，具體涉及一種基于Givens正交變換的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計方法。

背景技術(shù)

隨著國家電網(wǎng)調(diào)控云的建設(shè)以及電力系統(tǒng)規(guī)模的發(fā)展，電力系統(tǒng)狀態(tài)估計計算規(guī)模日益增大。目前調(diào)控云系統(tǒng)中，其建模范圍從特高壓1000kV到10kV饋線出線，一個省的狀態(tài)估計計算節(jié)點規(guī)模達(dá)到萬計，這使得計算耗時大大增加，難以滿足電網(wǎng)實時分析需求。

目前的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計計算中，正則方程法由于正則方程系數(shù)矩陣的條件數(shù)是雅可比矩陣數(shù)的平方，容易出現(xiàn)病態(tài)，使正則方程的求解精度無法得到有效保證，導(dǎo)致狀態(tài)估計問題的收斂速度變慢，甚至不收斂。

為克服正則方程法的病態(tài)性，一般采用Givens正交變換法來處理。Givens正交變換法具有極好的數(shù)值穩(wěn)定性，是應(yīng)用最廣泛的算法，但Givens正交變換法計算速度相對較慢。因而，提高Givens正交變換的計算速度，對提高電力系統(tǒng)狀態(tài)估計的效率起著舉足輕重的作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種基于Givens正交變換的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計方法，其目的是：提高電力系統(tǒng)狀態(tài)估計的計算效率。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種基于Givens正交變換的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計方法，包括如下步驟：

S1：讀取電力系統(tǒng)遙測、遙信數(shù)據(jù)，形成節(jié)點支路模型；根據(jù)節(jié)點支路模型構(gòu)建與電壓向量相關(guān)的加權(quán)雅可比矩陣H_w；為電壓向量賦初值，并將迭代次數(shù)及狀態(tài)向量修正量Δx置零，然后轉(zhuǎn)入步驟S2開始迭代計算；

S2：迭代次數(shù)加一，判斷迭代次數(shù)是否越限，若未越限，則根據(jù)當(dāng)前的電壓向量值求解加權(quán)雅可比矩陣H_w，然后通過對H_w進(jìn)行變轉(zhuǎn)軸行優(yōu)先與行動態(tài)調(diào)整的Givens變換，求得矩陣Q，再根據(jù)矩陣Q求出狀態(tài)向量修正量Δx；所述Δx用于判斷收斂，還用于與本次的電壓向量值相加從而求出下次迭代計算時所用的電壓向量值；

S3：判斷Δx是否收斂，若Δx不收斂則返回步驟S2繼續(xù)下一次的迭代計算，若Δx收斂則根據(jù)當(dāng)前的電壓向量值計算量測結(jié)果，獲得當(dāng)前電力系統(tǒng)狀態(tài)。

作為本方法的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟S2中所述對H_w進(jìn)行變轉(zhuǎn)軸行優(yōu)先與行動態(tài)調(diào)整的Givens變換具體包括如下步驟：

S21：形成加權(quán)雅可比矩陣H_w每列超下三角非零元所在行索引，所有列的非零元行索引構(gòu)成nnz_col；所述H_w每列超下三角非零元為H_wii及以下的非零元素，其中1≤i≤n，n為H_w的列數(shù)；從第一列開始，按步驟S22至S26對各列依次進(jìn)行消元操作；

S22：對于第k列，從nnz_col中取出第k列的非零元行索引，記為nnz_col[k]；查找nnz_col[k]中稀疏結(jié)構(gòu)完全相同的兩行記為第i行和第j行，將第i行和第j行作為Givens旋轉(zhuǎn)對，以第i行為旋轉(zhuǎn)軸，消去非零元(j,k)，然后從nnz_col[k]中刪掉第j行；

S23：繼續(xù)查找判斷nnz_col[k]中是否存在稀疏度相同的行，若存在則返回執(zhí)行步驟S22，否則執(zhí)行步驟S24；