[发明专利]一种启发式的配电网状态估计量测位置快速优化方法

说明书

本发明公开了一种启发式的配电网状态估计量测位置快速优化方法，属于电网优化算法技术领域。该方法包括：确定初始实时量测集合元素和伪量测集合元素；形成量测向量，量测向量中包括伪量测与实时量测，伪量测是由所有节点功率构成，实时量测则是由初始量测集合的支路功率组成；进行状态估计并且获得状态向量的估计值，寻找最不重要支路和最重要支路其中；更新量测集合；假如迭代次数小于给定的阈值并且迭代的估计误差大于上一次迭代的估计误差，则接着选出和；否则结束优化过程。本发明可以提高状态估计精度，同时也避免了时间复杂度高的问题；使用本发明得到的状态估计实时量测装置配置方案在估计精度和时间复杂度方面都有较好表现。

技术领域

本发明涉及一种启发式的配电网状态估计量测位置快速优化方法，属于电网优化规划技术领域。

背景技术

目前状态估计模块在输电网中已经得到了广泛应用，但是由于配电网相对于输电网的特殊性，配电网状态估计研究仍然是一个庞大的研究课题。在这个研究领域已经出现了大量的研究成果，但是仍然有许多实际问题未得到解决，比如在实际运行中，伪量测与实际严重不同，估计结果大大偏离运行实际。随着配电网自动化的不断深入，对于状态估计的研究是十分必要且非常实用的。

状态估计被广泛应用于主网中，一般来说，大部分母线电压和线路功率均安装有测量装置。因此，对于传统的状态估计，获得所有变电站的各种量测数据是很容易的。然而，在配电网中通常只有有限数量的测量装置，获取所有测量数据比较困难。在这样的情况下，为昂贵的测量装置慎重的选择最优位置就变得十分重要。

在配电网中，有限量测装置的放置位置影响状态估计的计算精度。通过详细的数学推导，可以得到量测位置与状态估计精度之间的数学关系，有助于通过数学表达找到解决量测位置放置的方法。配电网实时量测不足，为保证状态估计的可观性必须引入伪量测。伪量测是基于历史数据和典型特征数据生成的，与实时量测数据没有太大的关联性，所以在状态估计时两者没有很好的实时匹配性，这样也会导致状态估计计算的不准确。另外，由于伪量测的误差较大，也会影响到状态估计的计算精度。仿真试验结果表明，在相同的伪量测生成方法下，实时量测位置对状态估计结果的准确度影响明显。而量测系统的意义就在于为配电网获得准确的实时数据，因此，要将提高状态估计的精度作为量测装置放置的目标。

发明内容

在配电网中，有限量测装置的放置位置影响状态估计的计算精度。通过详细的数学推导，可以得到量测位置与状态估计精度之间的数学关系，有助于通过数学表达找到解决量测位置放置的方法。

量测误差v与残差γ(量测值与量测估计值之差)满足γ＝W·v，W为残差灵敏度矩阵：

其中：z为量测向量，为状态向量估计值，x为状态向量真值，R为权重矩阵；和h(x)分别是在和x的基础上的基于基尔霍夫定律建立的量测函数；是雅克比矩阵，E为单位阵。在向量微积分中，雅可比矩阵是将一阶偏导数按一定方式排列成的矩阵。在不失一般性的前提下，为了简化建模过程，通过快速分解以及量测变换将雅可比矩阵常数化。根据上述公式可推导出估计误差Δx与量测误差ν之间的关系：

由上述公式可知，A矩阵表征了估计误差Δx与量测误差ν之间的线性关系，E为单位矩阵。量测向量由符合一定误差分布的伪量测和实时量测组成。假设量测误差均符合正态分布N(μ,σ²)。其中，伪量测误差符合分布，实时量测误差符合分布，σ₁＞＞σ₂，则有：

其中，量测误差ν中有m个伪量测误差n个实时量测误差ν^r₁,…,ν^r_n。由上述公式(3)运算可知：