[发明专利]一种基于指数函数的电力系统鲁棒状态估计方法

说明书

本发明提供一种基于指数函数的电力系统鲁棒状态估计方法，首先根据电力系统拓扑结构和支路阻抗参数，计算得到节点导纳矩阵；根据传感器布局策略，在电力系统相应节点安装PMU，形成量测矩阵H；读取当前时刻节点量测值z(k)，节点量测值包括节点电压相量，支路电流相量，其中k表示采样时刻；构建基于指数函数的电力系统鲁棒状态估计算法，判断收敛条件，得到基于指数函数电力系统鲁棒状态的估计；本发明提供的方法，基于指数函数的目标函数，求偏导得到的权重值，能够根据量测残差的大小，自动调整，有助于抑制坏数据和非高斯噪声等影响，提高算法的鲁棒性和状态估计精度抗干扰能力强，鲁棒性好。

技术领域

本发明涉及电力系统分析技术领域，特别是指一种基于指数函数的电力系统鲁棒状态估计方法。

背景技术

由于监测控制和数据采集(Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA)系统或同步相量测量单元(Phasor Measurement Unit，PMU)采集到的原始量测值存在误差和不良数据，因此这些量测值需要通过电力系统状态估计算法剔除不良数据之后，才能为电网控制系统提供可靠准确的电网状态变量。因此，电力系统状态估计，为实现电网安全可靠运行提供的重要的支撑作用。

状态估计过程中通常将量测噪声模型假定成高斯分布，但此假设有时不符合实际情况。根据太平洋西北国家实验室的研究报告，PMU的电压相量和电流相量的量测误差甚至遵循非高斯分布。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种基于指数函数的电力系统鲁棒状态估计方法，能够提高估计精度，提供更加准确的电网状态，且抗干扰能力强，鲁棒性好。

本发明采用如下技术方案：

一种基于指数函数的电力系统鲁棒状态估计方法，包括如下：

根据电力系统拓扑结构和支路阻抗参数，计算得到节点导纳矩阵；

根据传感器布局策略，在电力系统相应节点安装PMU，形成量测矩阵H；

读取当前时刻节点量测值z(k)，节点量测值包括节点电压相量，支路电流相量，其中k表示采样时刻；

构建基于指数函数的电力系统鲁棒状态估计算法，判断收敛条件，得到基于指数函数电力系统鲁棒状态的估计。

具体地，所述构建基于指数函数的电力系统鲁棒状态估计算法，判断收敛条件，得到基于指数函数电力系统鲁棒状态的估计，具体为：

已知量测z(k)，电力系统在第k时刻的状态x(k)与量测值存在如下关系式：

z(k)＝Hx(k)+v(k)

其中，H是量测矩阵，v(k)是量测噪声；

基于指数函数的鲁棒状态估计通过最小化如下所述目标函数求得：

其中，i＝1,2,3....m，m是第k时刻所采集到的量测值个数；ρ_MCC(e_i(k))是：

其中a_i是门限值，e_i＝z_i-H_ix是量测残差，σ_i是噪声的标准差；

最小化上述目标函数，通过对ρ_MCC求导数，使得导数为0，进而可推导得出状态估计值为：

其中和分别为在时刻k的第u+1和u次迭代的状态估计值，w^u是第u次计算得到的对角权重矩阵，e^u(k)为在时刻k的第u次计算得到的量测残差。