[发明专利]基于集合论估计模型的电力系统状态估计方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统领域，特别涉及一种基于集合论估计模型的电力系统状态估计方法及系统。

背景技术

电力系统的状态估计利用实时量测系统的冗余性，应用估计算法来检测与剔除坏数据，自动排除随机干扰引起的错误信息，提高数据精度和一致性，以此来估计系统的运行状态，是电力系统高级应用的核心和基石，是能量管理系统的重要组成部分。

目前普遍采用的方法是一种基于标量函数为目标的优化问题求解得到系统的一个估计状态，其求解出的是一个具体地数值。

现有技术的缺点：

（1）第一种方式中目标函数的选取具有主观性，不同的目标函数得到的估计值各不相同，缺少对估计值精确度的可靠性估计，并且无法保证其解的可信度。

（2）由于电力系统的非线性特征全局最优性及收敛性方面均得不到保证求解得不到高效的实时性。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为达到上述目的，本发明一方面的实施例提出一种基于集合论估计模型的电力系统状态估计方法，包括以下步骤：S1：基于集合论，根据电力系统的网络拓扑和参数生成电力系统状态估计模型；S2：通过状态估计模型和量测设备的测量不确定度信息生成第一约束集，其中，第一约束集包括量测区间约束和状态区间约束；S3：根据电力系统物理约束，对第一约束集进行扩展获得第二约束集，其中，第二约束集的数据量大于第一约束集的数据量；以及S4：以及对第二约束集进行区间约束传播获得电力系统状态的估计区间，以及量测的估计区间。

根据本发明实施例的方法，通过采用集合论估计模型、约束集扩展以及区间约束传播获得电力系统的状态估计区间和量测估计区间，减少了计算量，提高了数据的确信性。

本发明的一个实施例中，所述步骤S1进一步包括：S11：根据电力系统设备的物理连接关系和开关量测值获得拓扑岛；S12：获取电力系统设备的网络参数；以及S13：根据所述拓扑岛和所述网络参数生成电力系统状态估计模型。

本发明的一个实施例中，所述步骤S2具体包括：S21：根据量测设备提供的测量不确定度确定量测区间；S22：根据先验知识确定状态区间。

本发明的一个实施例中，所述步骤S3中所述扩展包括：节点功率平衡约束、支路功率平衡约束和相角约束。

本发明的一个实施例中，所述步骤S4进一步包括：S41：根据所述第二约束集对状态变量的单调性构建单调变量集和非单调变量集；S42：判断单调变量集是否为空；S43：当所述单调集变量集为空时根据前推回代算法收缩所述所述量测区间和状态区间获得量测的估计区间和状态的估计区间；S44：当所述单调集变量集不为空时根据单调性通过前推回代算法收缩所述量测区间和状态区间获得量测的估计区间和状态的估计区间；以及S45：当所述收缩前后的所述量测估计区间或状态估计区间距离小于阈值时将所述第三解集为最终解集，否则返回步骤S41继续进行。

为达到上述目的，本发明的实施例另一方面提出一种基于集合论估计模型的电力系统状态估计系统，包括：模型模块，用于根据集合论和电力系统的网络拓扑和参数生成电力系统状态估计模型；约束模块，用于通过所述状态估计模型和量测设备的测量不确定度信息生成第一约束集，其中，所述第一约束集包括量测区间约束和状态区间约束；扩展模块，用于根据电力系统物理约束，对所述第一约束集进行扩展获得第二约束集，其中，所述第二约束集的数据量大于第一约束集的数据量；以及收缩模块，用于对所述第二约束集进行区间约束传播获得电力系统状态的估计区间，以及量测的估计区间。

根据本发明实施例的系统，通过采用集合论估计模型、约束集扩展以及区间约束传播获得电力系统的状态估计区间和量测估计区间，减少了计算量，提高了数据的确信性。

本发明的一个实施例中，所述模型模块具体包括：拓扑单元，用于根据电力系统设备的物理连接关系和开关量测值获得拓扑岛；参数单元，用于获取电力系统设备的网络参数；以及模型单元，用于根据所述拓扑岛和所述网络参数生成电力系统状态估计模型。

本发明的一个实施例中，所述约束模块具体包括：量测约束单元，用于根据量测设备提供的测量不确定度确定量测区间；状态约束单元，用于根据先验知识确定状态区间。本发明的一个实施例中，所述扩展包括：节点功率平衡约束、支路功率平衡约束和相角约束。