最小觀測誤差的配電網電壓量測優化配置方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種電網配置方法，尤其涉及一種最小觀測誤差的配電網電壓量測優 化配置方法。
【背景技術】
[0002] 隨著智能電網技術的發展，大量的分布式能源、儲能以及可控負載接入配電網中， 因此配電網的結構日益復雜，對配電網的運行和控制提出了更高的要求，因此，對配電網進 行狀態估計是進行配電網的運行控制的前提條件；配電網狀態估計的目標是利用配電網中 已有的量測信息可靠地確定配電網當前的運行狀態，從而為配電網的運行控制提供所需的 數據。
[0003] 現有技術中，對于配電網狀態估計主要有節點電壓法、支路電流法和和支路功率 法，其中，節點電壓法以節點電壓幅值和相角作為狀態變量，采用加權最小二乘法，估計方 法與輸電網狀態估計較為類似，但更注重考慮配網三相不平衡和PQ不解耦的問題，該方法 問題在于配網中電壓幅值量測極少，雅可比矩陣收斂性較差；支路電流法以支路電流復相 量作為狀態變量，將支路的有功功率和無功功率通過量測變換轉化為支路電流量測，再進 行狀態估計。該方法利用了配電網是輻射網的特點，計算速度較快，不足之處在于該算法 要求有功和無功量測成對出現且權重相同，而實際配網并不滿足該特點；支路功率法以支 路有功和無功功率作為狀態變量，將狀態估計問題轉化為潮流匹配問題；但是該算法只能 處理功率量測或偽量測，而不能處理節點電壓和支路電流幅值量測；上述方法中，由于實測 的量測較少，由于實時量測較少，僅靠實時量測無法滿足狀態估計的冗余量測要求。通常 的解決方案是采用負荷曲線法、短期負荷預測等方法，利用歷史數據和典型負荷曲線等信 息求得不含實時量測的節點或支路的功率數據，這樣得到的數據稱為偽量測數據（Pseudo Measurement);偽量測數據解決了配電網缺乏量測的問題，但偽量測的量測精度遠低于實 時量測。
[0004] 因此，需要提出一種新方法，能夠得到最優的電壓量測數據，確保對于配電網狀態 估計的最終準確性，而且計算方法簡單，效率高。
【發明內容】
[0005] 有鑒于此，本發明的目的是提供一種最小觀測誤差的配電網電壓量測優化配置方 法，能夠得到最優的電壓量測數據，確保對于配電網狀態估計的最終準確性，而且計算方法 簡單，效率高。
[0006] 本發明提供的一種最小觀測誤差的配電網電壓量測優化配置方法，包括如下步 驟：
[0007] SI.獲取s.配t.電網中可添加電壓量測的支路集合Mx以及能夠添加的電壓量測 m0,其中，|M X| 彡 m0;
[0008] S2.計算添加電壓量測前的配電網整體觀測誤差EO以及添加電壓量測后的配電 網整體觀測誤差EX，并計算添加電壓量測前后的配電網整體觀測誤差的差值A E，并計算 最大化的A E ;
[0009] S3.對AE進行排序，選擇AE最大的m0條支路添加電壓量測，評估配電網的狀 O
[0010] 進一步，在步驟S2中，包括如下步驟：
[0011] S21.建立配電網中添加電壓量測前后的配電網整體觀測誤差的函數模型：
其中，Si為配電網整體觀測誤差的權重，n為配電網中的電壓測量節點， e u為第i個節點的方差；
[0012] S22.根據配電網整體誤差的函數模型，確定配電網電壓量測添加前后的整體觀測 誤差的差值的函數模型：
[0013]
其中i，e。H為添加電壓量測前第i個i節點 的方差，ex H為添加電壓量測后第i個節點的方差。[0014] 進一步，步驟S21中，根據如下公式確定
[0015]其中，O。為電壓量測a的 ? 測量誤差的標準差，K為添加量測的目標點，gl Jjb1,為節點i和節點j之間支路導納，f u為 電壓量測的關聯強度，其公式為
[0016] 本發明的有益效果：本發明的最小觀測誤差的配電網電壓量測優化配置方法，能 夠對電壓量測的進行最優配置，確保在配電網的狀態估計過程中獲得準確且足夠的電壓量 測數據，大大減小量測數據的誤差，能夠達到誤差小于1 %，保證配電網狀態估計的精確性， 而且算法簡單，效率高。
【附圖說明】
[0017] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述：
[0018] 圖1為本發明的流程圖。
[0019] 圖2為一種實施例的示意圖。
[0020] 圖3為圖2所示實施例的在優化配置后添加兩側前后的狀態估計誤差對比圖。
【具體實施方式】
[0021] 圖1為本發明的流程圖，圖2為一種實施例的示意圖，圖3為圖2所示實施例的在 優化配置后添加兩側前后的狀態估計誤差對比圖，如圖所示，本發明提供的一種最小觀測 誤差的配電網電壓量測優化配置方法，包括如下步驟：
[0022] SI.獲取s.配t.電網中可添加電壓量測的支路集合Mx以及能夠添加的電壓量測 m0,其中，|M X| 彡 m0;
[0023] S2.計算添加電壓量測前的配電網整體觀測誤差EO以及添加電壓量測后的配電 網整體觀測誤差EX，并計算添加電壓量測前后的配電網整體觀測誤差的差值A E，并計算 最大化的A E;
[0024] S3.對AE進行排序，選擇AE最大的mO條支路添加電壓量測，評估配電網的狀 態，本發明的最小觀測誤差的配電網電壓量測優化配置方法，能夠對電壓量測的進行最優 配置，確保在配電網的狀態估計過程中獲得準確且足夠的電壓量測數據，大大減小量測數 據的誤差，能夠達到誤差小于1 %，保證配電網狀態估計的精確性，而且算法簡單，效率高。
[0025] 本實施例中，在步驟S2中，包括如下步驟：
[0026] S21.建立配電網中添加電壓量測前后的配電網整體觀測誤差的函數模型：
其中，Si為配電網整體觀測誤差的權重，n為配電網中的電壓測量節點， e u為第i個節點的方差；
[0027] S22.根據配電網整體誤差的函數模型，確定配電網電壓量測添加前后的整體觀測 誤差的差值的函數模型，即目標函數AE的函數模型：
[0028]
其中，e。H為添加電壓量測前第i個節點的 ， 方差，ex H為添加電壓量測后第i個節點的方差。
[0029] 本實施例中，步驟S21中，根據如下公式確定
[0030]
其中，O a為電壓量測a的 測量誤差的標準差，K為添加量測的目標點，gl Jjb1,為節點i和節點j之間支路導納，f u為 電壓量測的關聯強度，其公式為
[0031] 下面以圖2所示的示例對本發明進行進一步的說明：
[0032] 如圖2所示，圖2所示的是一個實際配電網系統的示意圖，為一個擁有14個節點 的樹狀配電網，即是說有14個電壓狀態需要估計，其中，進線端為節點1，系統的額定電壓 為10KV，在該量測系統中，各支路的電壓相角跌落很小，可以視為相角不變，支隊電壓幅值 進行狀態估計，該系統的線路參數如表1所示。
[0033]
[0035] 在該配電網系統中設定為只有一個實測量測，即在節點1的電壓量測，其標準差 為50V，同時，假設所有支路均有支路首端的有功和無功功率偽量測，標準差分別為0. 5MW 和 0? 5MVar ;
[0036] 在本實施例中，只有唯一的電壓量測，即節點1的電壓幅值量測，首先計算對支路 ij添加電壓量測所引起的目標函數減小量A El j，以節點1到節點2為例，其下游有7個節 點，根據目標函數A E1/^以得到：
[0038] 同理，可以根據上式計算其余支路添加量測后所引起的目標函數的減小量，如表2 所示：
[0039]
[0040] 從表2可以看出，支路4-9、5-6、1-5、4-10、13-14添加電壓量測所引起的目標函數 減小量AE lj最大，因此，可以在這5條支路中添加電壓量測；并且可以從圖3中可以明顯的 看到，當添加了 5個電壓量測后，系統中原本精度較低的節點的狀態估計誤差均有顯著下 降，由此可知，本發明對于改善配電網的狀態估計誤差以及簡化算法具有顯著的效果。
[0041] 最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較 佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技 術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本 發明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1. 一種最小觀測誤差的配電網電壓量測優化配置方法，其特征在于：包括如下步驟：51. 獲取配電網中可添加電壓量測的支路集合Mx以及能夠添加的電壓量測mO,其中， Mx| 彡 m0;52. 計算添加電壓量測前的配電網整體觀測誤差EO以及添加電壓量測后的配電網整 體觀測誤差EX，并計算添加電壓量測前后的配電網整體觀測誤差的差值Λ E，并計算最大 化的Λ E ;53. 對Λ E進行排序，選擇Λ E最大的mO條支路添加電壓量測，評估配電網的狀態。2. 根據權利要求1所述最小觀測誤差的配電網電壓量測優化配置方法，其特征在于： 在步驟S2中，包括如下步驟：521. 建立配電網中添加電壓量測前后的配電網整體觀測誤差的函數模型：其中，Si為配電網整體觀測誤差的權重，η為配電網中的電壓測量節點，ε n 為第i個節點的方差；522. 根據配電網整體誤差的函數模型，確定配電網電壓量測添加前后的整體觀測誤差 的差值的函數模型：其中，^11為添加電壓量測前第i個i節點的方差， ε χ ?為添加電壓量測后第i個節點的方差。3. 根據權利要求2所述最小觀測誤差的配電網電壓量測優化配置方法，其特征在于： 步驟S21中，根據如下公式確定其中，σ α為電壓量測α的 測量誤差的標準差，K為添加量測的目標點，gl Jjb1,為節點i和節點j之間支路導納，f u為 電壓量測的關聯強度，其公式為：
【專利摘要】本發明提供的一種最小觀測誤差的配電網電壓量測優化配置方法，包括如下步驟：S1.獲取配電網中可添加電壓量測的支路集合Mx以及能夠添加的電壓量測m0，S2.計算添加電壓量測前的配電網整體觀測誤差E0以及添加電壓量測后的配電網整體觀測誤差EX，并計算添加電壓量測前后的配電網整體觀測誤差的差值△E，并計算最大化的△E；S3.對△E進行排序，選擇△E最大的m0條支路添加電壓量測，評估配電網的狀態，能夠得到最優的電壓量測數據，確保對于配電網狀態估計的最終準確性，而且計算方法簡單，效率高。
【IPC分類】H02J3/00, G06Q50/06, G06Q10/04
【公開號】CN105162114
【申請號】CN201510549527
【發明人】雷一, 李洪兵, 余華興, 廖巨成, 鄧群, 李益峰, 程強, 張洪麟, 彭靜, 殷雋
【申請人】國家電網公司, 國網重慶市電力公司江北供電分公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月31日