[发明专利]基于等值信息交换的分布式抗差状态估计方法

说明书

本发明公开了一种基于等值信息交换的分布式抗差状态估计方法，首先，通过子系统对本地电网以及联络线进行建模；接着，计算第一阶段线性状态估计的内部等值信息，并在接收到协调层下发的边界状态量后计算内部状态量；然后，将内部状态量和边界状态量转换为第二阶段线性状态估计的量测数据；最后，通过各子系统计算第二阶段估计的信息矩阵和信息向量，并基于高斯消去法计算内部等值信息，待协调层收集所有子系统的内部等值信息并计算出边界状态量后，计算得到内部状态量，完成分布式计算。

技术领域

本发明属于电力系统运行与调度领域，涉及一种基于等值信息交换的分布式抗差状态估计方法。

背景技术

电力系统状态估计是能量管理系统(energy management system，EMS)的重要功能，在电力系统运行、控制等方面具有重要意义。当前，电网规模日益增大，区域电网间的联系越来越紧密，这对传统估计方法带来不小挑战。

首先，传统集中式状态估计要求控制中心收集全网量测信息并对全系统进行状态估计，而由于互联电网的垂直化管理以及商业保密等原因，区域电网的拓扑、量测信息难以实时共享，数据收集面临着困难。另外，直接对规模巨大的电网进行集中式估计仍然还面临着增益矩阵条件数过大，数值稳定性差等问题。对网络进行分区并进行分布式状态估计，这对电网EMS完成实时监测和控制功能至关重要。

其次，目前已有布式状态估计方法主要是基于分布式优化技术实现，存在一些缺陷。例如，在SCADA量测系统下的常规状态估计模型是一非凸优化模型，这会导致某些分布式优化技术的不适用。另外，这类算法大多基于迭代层面上的协调，子系统之间需要进行多次信息交换，对于地理距离较远的控制中心来说通信压力较大，而且也会导致代码实现上的困难。此外，当前分布式算法鲁棒性较差，某个子系统若因故障无法参与分布式计算，则对整体计算进程存在较大的影响。最后，大多数已有算法没有考虑不良数据的影响，因此还需要对不良数据进行相关处理。

现有技术中至少存在以下问题：

(1)集中式算法要求收集全网信息(量测信息、网络信息)，但这些信息的数据量太大，不便于在网络中传输。而且这些信息由多个子系统所掌握，由于商业保密的原因，各子系统通常也不愿意共享详细的信息给其他子系统。针对此问题，本发明设计一种分布式状态估计算法，在子系统之间交换信息的数据量较少且不包含内部详细信息的前提下，绕开信息共享的限制，通过分布式计算取得和集中式计算相一致的计算结果。

(2)目前虽然已有学者提出分布式状态估计算法，但这些算法大多基于分布式优化技术实现，需要进行多次迭代，在这个过程中，子系统和其他子系统需要多次交换信息，这会带来较大的通信压力，并且也会导致代码实现上的困难。本发明减少了子系统在分布式计算中的信息交换次数，降低通信复杂度，同时使得代码易于实现和维护。

(3)分布式状态估计算法中还应该具有鲁棒性，即当某个子系统因为故障无法参与分布式计算时，不至于造成恶劣影响，其他子系统仍然能够正常进行分布式计算，并且计算结果仍然保持一定的准确度。

(4)不良数据将对状态估计的结果产生较大影响。

发明目的

本发明的目的在于设计一种实用化的分布式状态估计方法，以解决现有技术中存在的上述问题，当某些子系统因故障无法参与分布式计算时，其他子系统仍然能够正常参与分布式计算，并结合主流抗差估计模型，能够抑制不良数据对估计结果的影响。

发明内容

本发明提供了一种基于等值信息交换的分布式抗差状态估计方法，包括以下步骤：

步骤1、对整体电网按照地理区域进行分区，通过多个子系统进行建模，所述本地电网指内网，所述子系统是异地控制中心的EMS系统，采用EMS的建模方式，对内网以及区间联络线进行建模，所述子系统包含的量测信息包括功率注入量测、电压幅值量测和支路潮流量测；所述整体电网为包含多个子网的互联系统，每个子网对应一个子系统内网；