[发明专利]基于自动微分的电力系统状态估计方法

摘要

本发明公布了一种基于自动微分的电力系统状态估计方法，将AD技术分别应用于线性和非线性状态估计中。首先，为AD分配内存，声明活跃变量。然后，在迭代前将雅克比矩阵和海森矩阵中不变元素的位置和数值存到一个链表中。接着迭代开始，运用AD工具计算雅克比矩阵和海森矩阵的可变元素，同时读取链表中相应矩阵的不变元素，以此获得状态估计所需的雅克比矩阵和海森矩阵。本发明由于用AD替代了传统的手工编写微分代码计算雅克比矩阵和海森矩阵，有效避免了截断误差，提高了计算效率，而且本发明便于在已有的状态估计软件上实现。

主权项

1.一种基于自动微分的电力系统状态估计方法，其特征在于包括以下步骤：(1)获取电力系统的网络参数，包括：输电线路的支路号、首端节点和末端节点编号、串联电阻、串联电抗、并联电导、并联电纳、变压器变比和阻抗；(2)初始化，包括：对状态量设置初值、节点次序优化、形成节点导纳矩阵、设置门槛值，分配内存、声明活跃变量；(3)输入遥测数据z，包括电压幅值、发电机有功功率、发电机无功功率、负荷有功功率、负荷无功功率、线路首端有功功率、线路首端无功功率、线路末端有功功率以及线路末端无功功率；(4)将雅克比矩阵和海森矩阵中不变元素的位置和数值存到一个链表中；(5)恢复迭代计数器迭代次数k＝1；(6)由现有的状态量x^(k)，应用自动微分计算雅克比矩阵和海森矩阵中的可变元素，同时读取步骤(4)所述链表中相应矩阵的不变元素，以此获得所需的雅克比矩阵和海森矩阵；(7)求取状态修正量选取并修正状态量得到Δx^1(k)=[HT(x^(k))R-1H(x^(k))]-1×HT(x^(k))R-1[z-h(x^(k))],]]>当自动微分运用于线性状态估计时，取为零；当自动微分运用于非线性状态估计时，如下：Δx^2(k)=[HT(x^(k))R-1H(x^(k))]-1×[W(x^(k))Δx^1(k)]T[R-1[z-h(x^(k))]-R-1H(x^(k))Δx^1(k)]]]>Δx^(k)=Δx^1(k)+Δx^2(k),]]>x^(k+1)=x^(k)+Δx^(k),]]>其中，x为电力系统的n维状态变量；是状态量的估计值，i＝1，2，…n，n为电力系统节点数；z为量测值矢量即遥测数据；h(x)是x的非线性函数；H(x)为量测函数的雅克比矩阵；R^-1为量测矢量的加权阵；T为转秩符号；(k)表示迭代序号；(8)当小于设定的收敛标准，则结束状态估计，否则返回步骤(6)进行第k+1次状态估计。