[发明专利]多时间断面的电-气综合能源系统状态估计方法及系统和装置

说明书

本发明公开了一种多时间断面的电‑气综合能源系统状态估计方法及系统和装置，该方法通过采集电‑气综合能源系统的天然气系统特性和电力系统特性，根据采集的天然气系统特性和电力系统特性，以误差加权平方和最小的目标函数为约束，对多时间断面电‑气综合能源系统状态估计模型进行求解，得到包括电力系统节点电压幅值估计值、节点电压相角估计值以及天然气系统各点压强估计值的电‑气综合能源系统状态量估计结果。该系统包括：处理器以及与所述处理器耦合的存储器，所述存储器存储有计算机程序。该装置包括采集单元、估计单元和执行单元。本发明实现了对某时段内电‑气综合能源系统的运行状态及变化趋势进行有效的感知。

技术领域

本发明属于电-气综合能源系统状态估计领域，特别是涉及一种多时间断面的电-气综合能源系统状态估计方法及系统和装置。

背景技术

随着电力系统与天然气系统间耦合关系的不断加深，通过协同规划设计，形成了电-气综合能源系统这种高效率的新型运行模式。天然气传输过程中损耗小，具备远距离传输能力，可与电能灵活转化，互为支撑。无论是对于提高能源利用效率，还是降低污染物排放量而言，这种新型的运行模式都意义重大。因此，为实时感知电-气综合能源系统运行状态，把握其动态变化趋势，有必要对电-气综合能源系统进行状态估计。

目前，针对电-气综合能源系统状态估计问题，人们已经对其进行了大量研究。当前的电-气综合能源系统状态估计方法更多的是考虑抗差性能以及求解算法等方面，在状态估计过程中脱离实际，没有考虑电-气综合能源系统中天然气系统和电力系统之间响应速度的差异，统一采用稳态模型近似，导致估计结果与实际情况存在较大的偏差，因而难以描述天然气较长的暂态过程中系统的动态特性。

发明内容

本发明的目的是针对现有电-气综合能源系统状态估计存在较大偏差的问题，提供了一种多时间断面的电-气综合能源系统状态估计方法及系统和装置，考虑天然气系统暂态下前后时间断面之间的关联，避免采用稳态模型带来的估计误差，实现对某时段内电-气综合能源系统的运行状态及变化趋势进行有效的感知，在实际系统中具备较高的应用价值。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的

多时间断面的电-气综合能源系统状态估计方法，包括：

采集电-气综合能源系统的天然气系统特性和电力系统特性；

根据天然气系统特性和电力系统特性，以误差加权平方和最小的目标函数为约束，通过多时间断面电-气综合能源系统状态估计模型进行状态估计，求解得到包括电力系统节点电压幅值估计值、节点电压相角估计值以及天然气系统各点压强估计值的电-气综合能源系统状态量的估计结果；其中，多时间断面电-气综合能源系统状态估计模型包括考虑暂态的天然气系统模型、电力系统稳态模型以及耦合元件模型；

将求解得到的电-气综合能源系统状态量的估计结果状态量的估计结果反馈给电-气综合能源系统的各控制系统。

进一步的，考虑暂态的天然气系统模型、电力系统稳态模型以及耦合元件模型通过分析电-气综合能源系统内天然气系统特性和电力系统特性建立。

进一步的，天然气系统特性包括天然气系统的拓扑结构、节点编号、管道参数以及加压站参数；电力系统特性包括电力系统的拓扑结构、母线编号和支路参数。

进一步的，考虑暂态的天然气系统模型包括天然气管道方程、加压站方程和节点平衡关系；

其中，天然气管道方程为差分形式的天然气管道暂态方程：

加压站方程如下：

式中a_c,t表示加压站c在t时刻的加压比，及分别表示入站和出站处的天然气压强，及分别表示入站和出站处的天然气流量；