本發(fā)明涉及配電技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于混合量測的配電網(wǎng)狀態(tài)評估方法。
背景技術(shù)：
用戶對電能質(zhì)量和可靠性要求越來越高，配電系統(tǒng)scada系統(tǒng)被越來越多地安裝，能夠提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)供配電系統(tǒng)分析和控制使用。出于經(jīng)濟(jì)性的考慮，測量設(shè)備安裝的數(shù)目是有限的，因此實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是不足的。
由于設(shè)備和通訊的問題，傳送到控制中心的數(shù)據(jù)有可能不正確、不可靠或者時(shí)延的。配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)是解決上述問題一種高效的方法狀態(tài)估計(jì)是在獲知全網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)條件下，結(jié)合從饋線ftu和母線rtu得到的實(shí)時(shí)功率和電壓信息，補(bǔ)充對不同類型用戶觀測統(tǒng)計(jì)出的負(fù)荷曲線和負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)以及抄表數(shù)據(jù)，運(yùn)用新型的數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)手段，在線估計(jì)配電網(wǎng)用戶實(shí)時(shí)負(fù)荷，由此獲得全網(wǎng)當(dāng)前時(shí)刻各部分的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，為其他配電系統(tǒng)高級應(yīng)用軟件提供可靠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息。
目前，在大部分高壓輸電網(wǎng)中已經(jīng)成功應(yīng)用了狀態(tài)估計(jì)，但是在中低壓城鄉(xiāng)配電網(wǎng)中的應(yīng)用還處于起步階段。配電網(wǎng)是由變電所、配電線路和配電變壓器組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是直接面向用戶的基礎(chǔ)用電設(shè)施，其運(yùn)行的安全、可靠直接關(guān)系到是否能較好的滿足人民日益增長的用電要求，因此，配電網(wǎng)實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)具有重要的實(shí)際意義。配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)的主要功能是：
（1）根據(jù)量測量的精度（加權(quán)）和基爾霍夫定律（網(wǎng)絡(luò)方程）按最佳估計(jì)準(zhǔn)則（一般為最小二乘準(zhǔn)則）對生數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到最接近于系統(tǒng)真實(shí)狀態(tài)的最佳估計(jì)值。所以通過狀態(tài)估計(jì)可以提高數(shù)據(jù)精度。
（2）對生數(shù)據(jù)進(jìn)行不良數(shù)據(jù)的檢測與辨識(shí)，刪除或改正不良數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)系統(tǒng)的可靠性。
（3）推算出完整而精確的配電網(wǎng)的各種電氣量。例如根據(jù)周圍相鄰的變電站的量測量推算出某一沒有裝遠(yuǎn)動(dòng)裝置的變電站的各種電氣量?；蛘吒鶕?jù)現(xiàn)有類型的量測量推算另一些難以量測的電氣量，例如根據(jù)有功功率量測值推算各結(jié)點(diǎn)電壓的相角。
（4）網(wǎng)絡(luò)結(jié)線辨識(shí)或開關(guān)狀態(tài)辨識(shí)。根據(jù)遙測量估計(jì)電網(wǎng)的實(shí)際開關(guān)狀態(tài)，糾正偶然出現(xiàn)的錯(cuò)誤的開關(guān)狀態(tài)信息，以保證數(shù)據(jù)庫中電網(wǎng)結(jié)線方式的正確性。（5）數(shù)據(jù)預(yù)測?？梢詰?yīng)用狀態(tài)估計(jì)算法以現(xiàn)有的數(shù)據(jù)預(yù)測未來的趨勢和可能出現(xiàn)的狀態(tài)（配電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測和水庫來水預(yù)測）。這些預(yù)測的數(shù)據(jù)豐富了數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容，為安全分析與運(yùn)行計(jì)劃等提供必要的計(jì)算條件。
（6）參數(shù)估計(jì)。如果把某些可疑或未知的參數(shù)作為狀態(tài)量處理時(shí)，也可以用狀態(tài)估計(jì)的方法估計(jì)出這些參數(shù)的值。例如帶負(fù)荷自動(dòng)改變分接頭位置的變壓器，如果分接頭位置信號(hào)沒有傳送到中調(diào)時(shí)，可以作為參數(shù)把它估計(jì)出來。當(dāng)然根據(jù)運(yùn)行資料估計(jì)某些網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，以糾正離線和在線計(jì)算中這些參數(shù)的較大誤差也不是非常困難的事情。狀態(tài)估計(jì)的這種用法稱為參數(shù)估計(jì)。
（7）通過狀態(tài)估計(jì)的離線模擬試驗(yàn)?？梢源_定配電網(wǎng)合理的數(shù)據(jù)收集與傳送系統(tǒng)。即確定合適的測點(diǎn)數(shù)量及其合理分布，用以改進(jìn)現(xiàn)有的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)或規(guī)劃未來的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，使軟件與硬件聯(lián)合以發(fā)揮更大的效益，既能保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量而又降低整個(gè)數(shù)據(jù)量測—傳送—處理系統(tǒng)的投資。與潮流算法比較，狀態(tài)估計(jì)實(shí)際上是擴(kuò)展了的潮流計(jì)算，這主要表現(xiàn)在：
1）計(jì)算利用到的量測類型的擴(kuò)展：常規(guī)潮流計(jì)算中使用的數(shù)據(jù)是節(jié)點(diǎn)電壓和注入節(jié)點(diǎn)的有功和無功功率數(shù)據(jù)，狀態(tài)估計(jì)的量測量除了上面的數(shù)據(jù)外還利用了支路有功和無功功率的量測量。
2）量測量的數(shù)目增加：潮流計(jì)算中方程數(shù)目與未知量的數(shù)目是一致的，即量測量的個(gè)數(shù)m等于狀態(tài)量數(shù)n。而狀態(tài)估計(jì)中量測量的個(gè)數(shù)m大于狀態(tài)量數(shù)n，即方程的個(gè)數(shù)比未知數(shù)的個(gè)數(shù)多。由于量測誤差的存在，使m個(gè)方程是矛盾的，形成了初等代數(shù)中矛盾方程無解的局面，只有去掉k個(gè)“多余”的方程式才能求解。如果真是這樣處理就又回到常規(guī)潮流算法，這將是對量測資源的極大浪費(fèi)。而狀態(tài)估計(jì)正是利用了這些量測量的冗余形成的對各狀態(tài)量的重復(fù)量測，從而達(dá)到了提高數(shù)據(jù)精度和辨識(shí)不良數(shù)據(jù)的目的。
3）兩者利用數(shù)學(xué)方法不同：潮流計(jì)算基本原理是使用牛頓拉夫遜法等數(shù)學(xué)方法來求解非線性方程組，而狀態(tài)估計(jì)是根據(jù)一定點(diǎn)估計(jì)準(zhǔn)則，按照估計(jì)理論的處理方法來求解方程組，從而得最佳的估計(jì)值。
4）狀態(tài)估計(jì)利用加權(quán)的方法提高狀態(tài)量的估計(jì)精度：在潮流計(jì)算中對各量測量給以相同的權(quán)重，而在狀態(tài)估計(jì)中對各量測量按其精度加權(quán)。量測數(shù)據(jù)的精度越高權(quán)重越大，也就是讓精度高的量測值在狀態(tài)估計(jì)中起較大的作用，從而提高了估計(jì)的精度。
美國電力公司提出稱為“唯支路”量測狀態(tài)估計(jì)算法。該算法將支路潮流量測量變換為對支路兩端電壓差的“量測”，并假設(shè)運(yùn)行電壓變化不大，最后得到與基本加權(quán)最小二乘法狀態(tài)估計(jì)相類似的迭代修正公式，但其信息矩陣是常實(shí)時(shí)、對稱、實(shí)虛部統(tǒng)一的稀疏矩陣。這一算法的特點(diǎn)是計(jì)算速度快而又節(jié)省內(nèi)存，缺點(diǎn)是難以處理結(jié)點(diǎn)注入型量測量，但在實(shí)際配電網(wǎng)中完整的注入型量測是很少的，所以并不妨礙其實(shí)用性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種基于混合量測的配電網(wǎng)狀態(tài)評估方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種基于混合量測的配電網(wǎng)狀態(tài)評估方法，包含以下步驟：
a、混合量測量生成；
b、狀態(tài)估計(jì)權(quán)重矩陣的確定；
c、狀態(tài)估計(jì)模型構(gòu)建；
d、模型求解。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：所述步驟a具體是：將配電自動(dòng)化信息和用電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)信息進(jìn)行融合，共同作為狀態(tài)估計(jì)的量測向量。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：所述步驟b具體是：狀態(tài)估計(jì)權(quán)重矩陣是根據(jù)量測量的精度對不同的量測量賦予相應(yīng)的權(quán)重，因此，需要根據(jù)各個(gè)量測量誤差方差形成狀態(tài)估計(jì)的權(quán)重矩陣。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：所述步驟c具體是：狀態(tài)估計(jì)是通過量測方程對狀態(tài)量進(jìn)行約束，使得量測誤差方差之和最小為目標(biāo)，從而得到狀態(tài)量估計(jì)值。因此，需要研究狀態(tài)量與量測量之間的函數(shù)關(guān)系，即量測方程，進(jìn)而建立狀態(tài)估計(jì)模型。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：所述步驟d具體是：由于量測量中包含功率等電氣量，因此，量測方程是非線性方程，狀態(tài)估計(jì)本身是非線性優(yōu)化問題。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：所述步驟d采用最小二乘算法進(jìn)行求解。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明基于混合量測的配電網(wǎng)狀態(tài)評估方法通過對配電自動(dòng)化信息和用電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，解決現(xiàn)有配電自動(dòng)化數(shù)據(jù)冗余度不足以及可觀性難以滿足的問題，從而進(jìn)行混合量測狀態(tài)估計(jì)。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
一種基于混合量測的配電網(wǎng)狀態(tài)評估方法，包含以下步驟：
a、混合量測量生成；
b、狀態(tài)估計(jì)權(quán)重矩陣的確定；
c、狀態(tài)估計(jì)模型構(gòu)建；
d、模型求解。
步驟a具體是：將配電自動(dòng)化信息和用電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)信息進(jìn)行融合，共同作為狀態(tài)估計(jì)的量測向量。
步驟b具體是：狀態(tài)估計(jì)權(quán)重矩陣是根據(jù)量測量的精度對不同的量測量賦予相應(yīng)的權(quán)重，因此，需要根據(jù)各個(gè)量測量誤差方差形成狀態(tài)估計(jì)的權(quán)重矩陣。
步驟c具體是：狀態(tài)估計(jì)是通過量測方程對狀態(tài)量進(jìn)行約束，使得量測誤差方差之和最小為目標(biāo)，從而得到狀態(tài)量估計(jì)值。因此，需要研究狀態(tài)量與量測量之間的函數(shù)關(guān)系，即量測方程，進(jìn)而建立狀態(tài)估計(jì)模型。
步驟d具體是：由于量測量中包含功率等電氣量，因此，量測方程是非線性方程，狀態(tài)估計(jì)本身是非線性優(yōu)化問題。
步驟d采用最小二乘算法進(jìn)行求解。
本發(fā)明的工作原理是：本發(fā)明基于混合量測的配電網(wǎng)狀態(tài)評估方法通過對配電自動(dòng)化信息和用電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，解決現(xiàn)有配電自動(dòng)化數(shù)據(jù)冗余度不足以及可觀性難以滿足的問題，從而進(jìn)行混合量測狀態(tài)估計(jì)。