基于多預(yù)測(cè)-校正內(nèi)點(diǎn)法的wlav抗差狀態(tài)估計(jì)方法
【專利摘要】基于多預(yù)測(cè)-校正內(nèi)點(diǎn)法的WLAV抗差狀態(tài)估計(jì)方法，涉及一種電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制方法。狀態(tài)估計(jì)采用加權(quán)最小二乘狀態(tài)估計(jì)，估計(jì)精度難于進(jìn)一步提高。本發(fā)明包括以下步驟：1）獲取電力系統(tǒng)參數(shù)；2）獲取檢測(cè)數(shù)據(jù)；3）初始化；4）申請(qǐng)各量測(cè)量海森矩陣內(nèi)存空間并求解；5）計(jì)算對(duì)偶間隙CGap=αTl+βTu，判斷是否滿足CGap＜ε或K＜Kmax；6）預(yù)測(cè)步：設(shè)置擾動(dòng)因子μ＝0，根據(jù)公式進(jìn)行預(yù)測(cè)，求出仿射方向；7）校正步；8）判斷校正次數(shù)計(jì)數(shù)器t＜4;9）對(duì)方程求解，得到Δλco，并校正；10）計(jì)算新的迭代步長(zhǎng)若大于原步長(zhǎng)，按公式Δλnew＝Δλaf+ωΔλco進(jìn)行更新，t＝t+1，并執(zhí)行步驟8)；否則，迭代計(jì)算器K＝K+1，并執(zhí)行步驟5)。本技術(shù)方案減少迭代次數(shù)，提高處理速度；進(jìn)一步提高算法的收斂特性。
【專利說(shuō)明】基于多預(yù)測(cè)-校正內(nèi)點(diǎn)法的WLAV抗差狀態(tài)估計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著西電東送的實(shí)施、電力市場(chǎng)的迅速推行，特高壓、遠(yuǎn)距離、交直流混合輸電技 術(shù)在我國(guó)電網(wǎng)中的發(fā)展迅速，電力系統(tǒng)調(diào)度中心自動(dòng)化水平也需要逐步提高。狀態(tài)估計(jì)作 為現(xiàn)代能量管理系統(tǒng)（EMS)的核心與基石，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)采集監(jiān)控（SCADA)系統(tǒng)傳送的量測(cè) 數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，可大幅度提高電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)精度。傳統(tǒng)的基于最小二乘法及由最小二 乘法派生出的快速解耦法狀態(tài)估計(jì)程序在現(xiàn)場(chǎng)已有多年實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。然而由于最小二乘 法是對(duì)服從高斯分布樣本的最優(yōu)估計(jì)，而實(shí)際SCADA中可能存在誤差較大的不良數(shù)據(jù)，這 些不良數(shù)據(jù)不服從高斯分布。因此，傳統(tǒng)狀態(tài)采用加權(quán)最小二乘狀態(tài)估計(jì)精度難于進(jìn)一步 提尚。
[0003] 針對(duì)狀態(tài)估計(jì)中如何抑制不良數(shù)據(jù)影響的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了大量解決方 法，主要包括以下2個(gè)方面：一是尋求新的不良數(shù)據(jù)辨識(shí)方法，將其從有效量測(cè)系統(tǒng)中剔 除；二是提出新的抗差估計(jì)器。當(dāng)SCADA中存在不良杠桿量測(cè)或多個(gè)強(qiáng)相關(guān)的不良數(shù)據(jù)時(shí)， 很難完全辨識(shí)出來(lái)，而抗差估計(jì)無(wú)需不良數(shù)據(jù)檢測(cè)，能夠有效抑制不良數(shù)據(jù)的影響。其中， WLAV狀態(tài)估計(jì)由于能夠保證多個(gè)量測(cè)殘差為〇,從而有效利用正確的量測(cè)值摒棄不良數(shù) 據(jù)，近年來(lái)受到多者學(xué)者的關(guān)注。Irving及Owen最早將WLAV引入電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)，他們 將WLAV轉(zhuǎn)化為線性規(guī)劃進(jìn)行求解。Kotiuga與Vidyasagar認(rèn)為，WLAV估計(jì)的本質(zhì)是量測(cè) 集的插值，故具有一定的排除不良數(shù)據(jù)能力。韋化提出基于原-對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)法（primal-dual interior point method，PDIPM)的WLAV狀態(tài)估計(jì)，該方法具有較好的數(shù)值穩(wěn)定性，但存在 迭代次數(shù)偏多的缺點(diǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題和提出的技術(shù)任務(wù)是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)方案進(jìn)行完善與改進(jìn)， 提供基于多預(yù)測(cè)-校正內(nèi)點(diǎn)法的WLAV抗差狀態(tài)估計(jì)方法，達(dá)到抑制狀態(tài)估計(jì)中不良數(shù)據(jù)影 響、并提高處理速度的目的。為此，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案。
[0005]基于多預(yù)測(cè)-校正內(nèi)點(diǎn)法的WLAV抗差狀態(tài)估計(jì)方法，其特征在于包括以下步驟： [0006] 1)獲取電力系統(tǒng)參數(shù)，包括：母線編號(hào)、基于多預(yù)測(cè)-校正內(nèi)點(diǎn)法的WLAV抗差狀態(tài) 估計(jì)方法、補(bǔ)償電容、輸電線路的支路號(hào)、首端節(jié)點(diǎn)和末端節(jié)點(diǎn)編號(hào)、串聯(lián)電阻、串聯(lián)電抗、 并聯(lián)電導(dǎo)、并聯(lián)電納、變壓器變比和阻抗；
[0007] 2)獲取檢測(cè)數(shù)據(jù)，包括電壓幅值、發(fā)電機(jī)有功功率、發(fā)電機(jī)無(wú)功功率、負(fù)荷有功功 率、負(fù)荷無(wú)功功率、線路首端有功功率、線路首端無(wú)功功率、線路末端有功功率以及線路末 端無(wú)功功率；
[0005] 3)初始化，包括：對(duì)狀態(tài)量設(shè)置初值（直角坐標(biāo)系）、對(duì)拉格朗日乘子和罰因子設(shè) 置初值、節(jié)點(diǎn)次序優(yōu)化、形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣、恢復(fù)迭代計(jì)算器K = 1，設(shè)置最大迭代次數(shù)Kmax， 設(shè)置收斂精度要求ε ;
[0009] 4 )申請(qǐng)各量測(cè)量海森矩陣內(nèi)存空間并求解；
[0010] 5)計(jì)算對(duì)偶間隙Qap= α τ1+ β Tu，判斷是否滿足Ccap < ε或κ < Κ_，若是，則輸出 計(jì)算結(jié)果，退出循環(huán)；若否，則執(zhí)行步驟6);
[0011] 6)預(yù)測(cè)步：設(shè)置擾動(dòng)因子μ = 0,根據(jù)以下公式進(jìn)行預(yù)測(cè)，求出仿射方向：
[0012]
【權(quán)利要求】
1.基于多預(yù)測(cè)-校正內(nèi)點(diǎn)法的WLAV抗差狀態(tài)估計(jì)方法，其特征在于包括以下步驟： 1) 獲取電力系統(tǒng)參數(shù)，包括：母線編號(hào)、基于多預(yù)測(cè)-校正內(nèi)點(diǎn)法的WLAV抗差狀態(tài)估 計(jì)方法、補(bǔ)償電容、輸電線路的支路號(hào)、首端節(jié)點(diǎn)和末端節(jié)點(diǎn)編號(hào)、串聯(lián)電阻、串聯(lián)電抗、并 聯(lián)電導(dǎo)、并聯(lián)電納、變壓器變比和阻抗； 2) 獲取檢測(cè)數(shù)據(jù)，包括電壓幅值、發(fā)電機(jī)有功功率、發(fā)電機(jī)無(wú)功功率、負(fù)荷有功功率、負(fù) 荷無(wú)功功率、線路首端有功功率、線路首端無(wú)功功率、線路末端有功功率以及線路末端無(wú)功 功率； 3) 初始化，包括：對(duì)狀態(tài)量設(shè)置初值（直角坐標(biāo)系）、對(duì)拉格朗日乘子和罰因子設(shè)置初 值、節(jié)點(diǎn)次序優(yōu)化、形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣、恢復(fù)迭代計(jì)算器K = 1，設(shè)置最大迭代次數(shù)Kmax，設(shè)置 最大校正次數(shù)tmax，設(shè)置收斂精度要求ε ; 4) 申請(qǐng)各量測(cè)量海森矩陣內(nèi)存空間并求解； 5) 計(jì)算對(duì)偶間隙Ceap，判斷是否滿足Ceap< ε，若是，則輸出計(jì)算結(jié)果，退出循環(huán)；若否， 則執(zhí)行步驟6); 6) 預(yù)測(cè)步：設(shè)置擾動(dòng)因子μ = 0,根據(jù)以下公式進(jìn)行預(yù)測(cè)，求出仿射方向：
式中：x為狀態(tài)量，包含節(jié)點(diǎn)電壓幅值和相角；1、u為松弛變量，即原變量；y、α、β為 拉格朗日乘子，即對(duì)偶變量；Δχ、Ay、Aw、Δ1、Διι、Δ α、Δ β分別為x、y、w、1、u、α、 β的修正量；Vxh(x)為h(x)的雅可比矩陣，
的海森矩陣，μ為擾動(dòng)因 子，L = diag d，...，lm)、U = diag (?，…，um)，A = diag ( a i，…，a m)、B = diag ( β !，… ，βπ)，e= [1，···，1]τ，
；利用阻尼牛頓法對(duì)
求 解，由
，式解出Λ λ，并對(duì)原、對(duì)偶變量進(jìn)行修正：A(k+1)= λ (k)+a Λ λ，α為迭代步長(zhǎng)，其大小確定如下：
計(jì)算仿射方向的互補(bǔ)間隙： Cgapaf = (α+α*Δ α3?)τ(1+α*Δ13?) + (β + α*Δ ^af)T(u+a*Auaf) 動(dòng)態(tài)估計(jì)中心參數(shù)： μ =min{(Cgapaf/Cgap)3,0. l}Cgap/2m 7) 校正步，設(shè)置校正次數(shù)計(jì)數(shù)器t = 1 ; 8) 判斷校正次數(shù)計(jì)數(shù)器t〈ttmax，若是，則執(zhí)行步驟9);若否，則執(zhí)行步驟5); 9) 對(duì)
方程進(jìn)行求解，得到△ λ。。，并采用動(dòng)態(tài)選擇校正方向在 總的牛頓方向中所占的權(quán)重，即Λ λ Mw = Λ λ af+co Λ λ。。；采用2階段法對(duì)權(quán)重進(jìn)行搜索， 艮Ρ :第1階段，在[αρα d，1]中進(jìn)行線性搜索，并允許在原、對(duì)偶空間尋找不同的最優(yōu)權(quán)重； 在確定高效的最優(yōu)權(quán)值搜索子區(qū)間后，第2階段在該子區(qū)間里找到最優(yōu)的權(quán)值發(fā)，與階段1 類似，在子區(qū)間進(jìn)行線性搜索，最終找到最優(yōu)的<和< ; 10) 計(jì)算新的迭代步長(zhǎng)<、《；，若< 大于原步長(zhǎng)，按公式Λλ_ = Λ λ3?+ω Λ λ。。進(jìn)行更新，校正次數(shù)計(jì)數(shù)器t = t+1，并執(zhí)行步驟8);否貝U，迭代計(jì)算器Κ = Κ+1，并執(zhí)行步驟5)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多預(yù)測(cè)-校正內(nèi)點(diǎn)法的WLAV抗差狀態(tài)估計(jì)方法，其特征 在于：t_=4。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多預(yù)測(cè)-校正內(nèi)點(diǎn)法的WLAV抗差狀態(tài)估計(jì)方法，其特征 在于：對(duì)偶間隙Ceap計(jì)算公式為α τ1+βτιι。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多預(yù)測(cè)-校正內(nèi)點(diǎn)法的WLAV抗差狀態(tài)估計(jì)方法，其特征 在于：在第6步預(yù)測(cè)步時(shí)，首先對(duì) L (X，y，1，u，α，β ) = cT (1+u) _yT [z_h (X) +l_u] - α τ1- β Tu 按照KKT條件進(jìn)行求導(dǎo)，得：
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104252571SQ201310265527
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】孫維真, 王超, 倪秋龍, 葉琳, 占震濱, 衛(wèi)志農(nóng), 孫國(guó)強(qiáng) 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 浙江省電力公司, 河海大學(xué)