本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)中電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)領(lǐng)域，特別是涉及一種處理支路電流量測的電網(wǎng)快速分解狀態(tài)估計(jì)方法。
背景技術(shù)：
快速分解狀態(tài)估計(jì)(Fast Decoupled State Estimation，F(xiàn)DSE)已廣泛應(yīng)用于電力控制中心(Electric Power Control Center EPCC)，這是行之有效的，并且適用于大多數(shù)電網(wǎng)絡(luò)。
傳統(tǒng)的FDSE是基于XB或BX的常數(shù)量測雅可比矩陣進(jìn)行計(jì)算，在遇到支路電流測量時(shí)難以解決。對于一個(gè)典型的城市電網(wǎng)絡(luò)，支路電流測量部署在饋線側(cè)來監(jiān)測電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。因此，基于支路電流測量的電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)方法的提出十分必要。傳統(tǒng)基于非線性雅克比矩陣的方法遭受沉重的內(nèi)存成本或計(jì)算負(fù)擔(dān)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種電網(wǎng)快速分解狀態(tài)估計(jì)的方法，克服現(xiàn)有快速分解狀態(tài)估計(jì)技術(shù)無法處理電流量測的缺點(diǎn)與不足。
本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn)：一種處理支路電流量測的電網(wǎng)快速分解狀態(tài)估計(jì)方法，包括以下步驟：
步驟S1：建立目標(biāo)函數(shù)：記y表示狀態(tài)變量，包括電壓變量(Ui∠θi)，支路功率潮流矢量(Pij,Qij,Pji,Qji)；Z表示測量量；wi表示第i個(gè)量測的權(quán)重，狀態(tài)估計(jì)模型使加權(quán)最小二乘法的殘差最小化，其目標(biāo)函數(shù)如下：
其中，y＝{Ui,θi,Pij,Qij,Pji,Qji}；
步驟S2：建立測量變量和估計(jì)變量的測量方程h(y)，進(jìn)行各項(xiàng)量測，包括如下：
支路有功量測和支路無功量測，采用的測量方程分別為：
其中，ε代表量測誤差，上標(biāo)m代表量測數(shù)目；
注入功率量測，采用的測量方程為：
其中，j∈i表示j和i相連接，Qi,cap表示電容器的無功注入。
支路電流量測，采用的測量方程為：
其中，bsh,ij表示1/2支充電電納，表示支路電流測量，下標(biāo)loss表示支路損耗；
電壓幅值量測，采用的測量方程為：
虛擬量測，采用的測量方程為：
通過電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)約束形成虛擬測量，對于一個(gè)支路，虛擬測量方程表達(dá)為：
對于并聯(lián)電容器，其支路潮流的約束表達(dá)為：
其中bi,cap是電容器的電納。
進(jìn)一步地，對于一個(gè)含有b條支路的電網(wǎng)絡(luò)，會產(chǎn)生4b個(gè)額外的狀態(tài)變量參與到SE模型計(jì)算中，但支路約束和可以在同一時(shí)間給出4b個(gè)額外的方程。因此，本文所提出的SE模型與傳統(tǒng)SE模型具有一樣的可觀測性。
進(jìn)一步地，F(xiàn)DSE取決于測量方程的PQ解耦性能。顯然，支路功率測量，注入功率測量，支路損耗測量都有PQ解耦性能。然而，虛擬量測約束方程中涉及的兩個(gè)變量U和θ，很明顯，U對有功功率的影響不大；θ對于電網(wǎng)絡(luò)中阻抗比R/X高的復(fù)雜單位系統(tǒng)影響也小。并且sin(θi-θj)≈θi-θj，cos(θi-θj)≈0，Uj≈1。因此，所述步驟S2中，雅可比矩陣的元素中對應(yīng)于虛擬量測的約束方程可以簡化為：
另外雅可比矩陣中的相應(yīng)并聯(lián)電容器的約束表達(dá)簡化為：
通過采用上述測量的雅可比形式，可以形成快速分解法電網(wǎng)SE(FD-DSE)，其中P-θ和Q-V迭代的兩個(gè)雅可比矩陣都是常數(shù)，只需要在FD-DSE進(jìn)行初始化即可。
進(jìn)一步地，所述步驟S2中，進(jìn)行支路電流量測時(shí)，以支路的有功功率和無功功率損耗表達(dá)電流測量。
進(jìn)一步地，所述步驟S2中，進(jìn)行虛擬量測中，通過網(wǎng)絡(luò)約束條件來形成虛擬測量，進(jìn)而可添加至量測矢量中用于求算狀態(tài)變量。
在本發(fā)明中，該方法采用支路的有功功率和無功功率損耗來表達(dá)電流測量，而不是直接形成支路電流測量，使得新的量測具有快速分解法的性質(zhì)，從而產(chǎn)生少量的計(jì)算負(fù)擔(dān)和快速收斂的特性，適合于大規(guī)模含有分支電流測量的電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
(1)本發(fā)明通過支路網(wǎng)損量測來替代支路電流，將結(jié)點(diǎn)電壓和相角，支路功率結(jié)合形成新的狀態(tài)量，適用于含有支路電流量測的電網(wǎng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)。
(2)本發(fā)明在迭代計(jì)算過程中不需要每次都對增益矩陣求逆，而只需要在FD-DSE進(jìn)行初始化，具有少量的計(jì)算負(fù)擔(dān)和快速收斂的特性，在更大規(guī)模的電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)更有成效。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的方法流程示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
本實(shí)施例提供一種處理支路電流量測的電網(wǎng)快速分解狀態(tài)估計(jì)方法，如圖1所示，包括以下步驟：
步驟S1：建立目標(biāo)函數(shù)：記y表示狀態(tài)變量，包括電壓變量(Ui∠θi)，支路功率潮流矢量(Pij,Qij,Pji,Qji)；Z表示測量量；wi表示第i個(gè)量測的權(quán)重，狀態(tài)估計(jì)模型使加權(quán)最小二乘法的殘差最小化，其目標(biāo)函數(shù)如下：
其中，y＝{Ui,θi,Pij,Qij,Pji,Qji}；
步驟S2：建立測量變量和估計(jì)變量的測量方程h(y)，進(jìn)行各項(xiàng)量測，包括如下：
支路有功量測和支路無功量測，采用的測量方程分別為：
其中，ε代表量測誤差，上標(biāo)m代表量測數(shù)目；
注入功率量測，采用的測量方程為：
其中，j∈i表示j和i相連接，Qi,cap表示電容器的無功注入。
支路電流量測，采用的測量方程為：
其中，bsh,ij表示1/2支充電電納，表示支路電流測量，下標(biāo)loss表示支路損耗；由于支路充電電流非常小，因此這兩個(gè)近似方程都具有較小的誤差；
電壓幅值量測，采用的測量方程為：
虛擬量測，采用的測量方程為：
通過電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)約束形成虛擬測量，對于一個(gè)支路，虛擬測量方程表達(dá)為：
對于并聯(lián)電容器，其支路潮流的約束表達(dá)為：
其中bi,cap是電容器的電納。
在本實(shí)施例中，對于一個(gè)含有b條支路的電網(wǎng)絡(luò)，會產(chǎn)生4b個(gè)額外的狀態(tài)變量參與到SE模型計(jì)算中，但支路約束和可以在同一時(shí)間給出4b個(gè)額外的方程。因此，本文所提出的SE模型與傳統(tǒng)SE模型具有一樣的可觀測性。
在本實(shí)施例中，F(xiàn)DSE取決于測量方程的PQ解耦性能。顯然，支路功率測量，注入功率測量，支路損耗測量都有PQ解耦性能。然而，虛擬量測約束方程中涉及的兩個(gè)變量U和θ，很明顯，U對有功功率的影響不大；θ對于電網(wǎng)絡(luò)中阻抗比R/X高的復(fù)雜單位系統(tǒng)影響也小。并且sin(θi-θj)≈θi-θj，cos(θi-θj)≈0，Uj≈1。因此，所述步驟S2中，雅可比矩陣的元素中對應(yīng)于虛擬量測的約束方程可以簡化為：
另外雅可比矩陣中的相應(yīng)并聯(lián)電容器的約束表達(dá)簡化為：
通過采用上述測量的雅可比形式，可以形成快速分解法電網(wǎng)SE(FD-DSE)，其中P-θ和Q-V迭代的兩個(gè)雅可比矩陣都是常數(shù)，只需要在FD-DSE進(jìn)行初始化即可。
在本實(shí)施例中，所述步驟S2中，進(jìn)行支路電流量測時(shí)，以支路的有功功率和無功功率損耗表達(dá)電流測量，三者之間的關(guān)系由公式。
在本實(shí)施例中，所述步驟S2中，進(jìn)行虛擬量測中，通過網(wǎng)絡(luò)約束條件來形成虛擬測量，進(jìn)而可添加至量測矢量中用于求算狀態(tài)變量。
在本實(shí)施例中，該方法采用支路的有功功率和無功功率損耗來表達(dá)電流測量，而不是直接形成支路電流測量，使得新的量測具有快速分解法的性質(zhì)，從而產(chǎn)生少量的計(jì)算負(fù)擔(dān)和快速收斂的特性，適合于大規(guī)模含有分支電流測量的電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。