用于配电网分布式抗差状态估计的自动分区

网络分区是进行配电网分布式状态估计的基础。分析配电网的网络结构特点,从各分区计算量均衡的角度出发,借助图论中网络的快速搜索能力,通过编程对配电网进行自动分区,从而实现状态估计的并行计算。为改善状态估计算法的抗差性,采用指数表达的权重系数,在迭代过程中降低不良数据在目标函数中权重值,从而减少不良数据对目标函数和估计结果的影响。这种基于分区的配电网分布式抗差状态估计算法可以实现对配电网的自动合理分区,有效地提高状态估计的计算速度,改善了算法对量测量的抗差性。通过IEEE-118节点算例的计算分析,说明了算法的可行性。     

基于异步迭代模式的电力系统分布式状态估计方法

互联电网安全运行所要求的一体化建模与计算对分布式状态估计提出了新的要求,为了给后续的基于异步迭代模式的分布式能量管理系统高级应用提供一个较为精确的基态计算模型,也为解决传统两层式状态估计中出现的边界失配量较大的问题,提出了一种基于异步迭代模式的分布式状态估计方法。该方法基于等值网等值量测修正思想,通过构建关于边界状态量的不动点迭代格式,实现基本的分布式状态估计方法;通过在异步迭代过程中,强制外网等值量测数据为非坏数据,再经协调计算,借用外网量测信息解决了内网靠近边界区域的不良数据难以辨识的问题。以IEEE 118节点系统为标准算例进行测试,测试结果验证了所提方法的有效性。     

基于预测残差的配电网三相状态估计

为了提高配电网状态估计的计算精度和计算速度,针对常规抗差状态估计算法迭代次数较多的特点,给出了一种以节点电压为状态量,基于预测残差的配电网三相抗差状态估计方法。利用了配电网中各种类型的量测,通过对节点电压和支路电流的相位变换,以及对电流幅值量测进行的等效量测变换,实现了整个雅可比矩阵的常数化,在迭代过程中保持不变,降低了计算量。基于预测残差的信息设置抗差状态估计中的等价权,避免了常规抗差状态估计算法对等价权修正中不必要的多次迭代,提高了收敛速度。算例分析表明,所提的算法抗差能力强、计算速度快、数值稳定性和鲁棒性较好。     

配电网模糊匹配潮流状态估计方法分析

用模糊集合理地表示配电网的量测信息，基于量测配置结构、辐射状的配电网络和量测信息模型，提出了模糊匹配潮流状态估计方法。该方法具有抗差性的加权最小绝对值(WLAV)状态估计方法应用于配电网的等效形式。考虑到伪量测的模糊约束，所提出的方法得到的状态估计解虽不具有最优但具有满意的WLAV估计意义。采用基于模糊线性规划的前推回代潮流算法求解模糊匹配潮流，该求解过程物理意义清晰、编程实现简单，克服了求解WLAV估计方法计算量大的缺点。实际算例结果验证了所提出的方法的合理性和适用性。     

基于全网架相量测量的抗差状态估计算法

鉴于海南电网实现了主网架全PMU覆盖,提出了一种基于全PMU量测的抗差状态估计算法。该算法以测点正常率最大为目标,兼顾功率、电压相量和电流相量量测,采用现代内点法实现系统非线性模型的高效求解。由于充分利用所有PMU量测数据,该算法可有效排除不良数据的影响。算例表明,所提算法显著地提升了状态估计的收敛率、合格率和计算频率。     

配电网模糊匹配潮流状态估计方法分析

用模糊集合理地表示配电网的量测信息，基于量测配置结构、辐射状的配电网络和量测信息模型，提出了模糊匹配潮流状态估计方法。该方法具有抗差性的加权最小绝对值(WLAV)状态估计方法应用于配电网的等效形式。考虑到伪量测的模糊约束，所提出的方法得到的状态估计解虽不具有最优但具有满意的WLAV估计意义。采用基于模糊线性规划的前推回代潮流算法求解模糊匹配潮流，该求解过程物理意义清晰、编程实现简单，克服了求解WLAV估计方法计算量大的缺点。实际算例结果验证了所提出的方法的合理性和适用性。     

基于分解协调算法的互联电力系统状态估计

提出了基于分解协调算法求解多区域互联系统的状态估计算法。互联系统计算中心根据虚拟节点两端子系统状态估计所得功率残差加权平均值计算各子系统虚拟节点注入功率的变化量,各子系统节点状态量通过注入功率和功率估计值对节点状态量的灵敏度矩阵修正子系统状态估计结果,得到互联系统的状态估计解。仿真计算结果说明,分布式状态估计算法计算准确、速度快,且在互联系统计算中心无法获得部分子系统数据的情况下,能够最大限度地准确计算出互联系统的部分可观测结果。     

电力系统多区域分布式状态估计方法

提出了一种电力系统多区域分布式状态估计方法,各区域估计器利用其数据采集与监视控制系统提供的量测数据进行本地状态估计,并通过平均一致性算法获取全局信息进行系统级状态估计。建立了基于拉格朗日乘子法的状态估计模型并设计了基于一致性的全局信息交换协议,给出了多区域分布式状态估计算法的实现流程。通过IEEE 14节点和118节点系统中的仿真算例验证了所提方法的正确性和有效性,并就估计精度和计算效率与现有状态估计方法进行了比较。仿真结果表明分布式状态估计方法可有效提高集中式状态估计系统的计算效率及可靠性,适用于结构更加复杂、量测数据体量更大电网的状态估计。     

基于改进IGGⅢ和快速分解法的电力系统状态估计算法

快速分解算法具有很好的收敛特性,既能处理支路上的量测量,又能处理节点注入型量测量,计算速度快而又节省内存,是工程上一种公认的状态估计的优良实用算法,但它无法处理实际运行的电网自动化系统中存在的少量粗差,从而使状态估计的结果严重偏离真值。通过分析比较几种典型的抗差估计方法,将基于IGGIII法的抗差估计方法与快速分解算法相结合,用于抗拒少量粗差对估计值的影响。由于考虑到在粗差较大时,利用具有淘汰区的IGGIII进行抗差估计可能会出现秩亏,信息矩阵出现奇异现象,系统不可观,导致状态估计不能进行,故该文对IGGIII法中的常数选取进行改进。算例结果表明,该改进算法具有良好的抗粗差能力和可靠的收敛性,收敛速度快,并能够将抗粗差和状态估计在计算过程中能同时顺利完成,不需要进行多次状态估计计算。     

基于改进IGGⅢ和快速分解法的电力系统状态估计算法

快速分解算法具有很好的收敛特性,既能处理支路上的量测量,又能处理节点注入型量测量,计算速度快而又节省内存,是工程上一种公认的状态估计的优良实用算法,但它无法处理实际运行的电网自动化系统中存在的少量粗差,从而使状态估计的结果严重偏离真值.通过分析比较几种典型的抗差估计方法,将基于IGGⅢ法的抗差估计方法与快速分解算法相结合,用于抗拒少量粗差对估计值的影响.由于考虑到在粗差较大时,利用具有淘汰区的IGGⅢ进行抗差估计可能会出现秩亏,信息矩阵出现奇异现象,系统不可观,导致状态估计不能进行,故该文对IGGⅢ法中的常数选取进行改进.算例结果表明,该改进算法具有良好的抗粗差能力和可靠的收敛性,收敛速度快,并能够将抗粗差和状态估计在计算过程中能同时顺利完成,不需要进行多次状态估计计算.     

基于超短期负荷预测的智能配电网状态估计

状态估计作为智能配电网自愈控制的数据出口和态势感知工具的核心板块,需要在1个数据采集周期内对全网进行1次状态估计计算,传统的配电网状态估计算法不能满足以上要求,需要研究高效的配电网状态估计算法。提出了一种基于超短期负荷预测的智能配电网的状态估计方法,为自愈控制状态评估模块和潮流计算模块提供所需数据。该算法将预测速度快、预测精度高的超短期负荷预测技术引入智能配电网状态估计,实时预测节点负荷,实现了配电系统节点负荷的实时跟踪;采用指数函数抑制不良数据的影响,提高了状态估计的精度;利用配电网潮流计算的前推回代算法计算状态变量的初始幅值和相角,提高了算法的收敛性;考虑了分布式电源接入,体现了智能电网透明开放的特点。基于IEEE36节点标准算例的计算分析,验证了算法的有效性。     

计及PMU的搭接式分布状态估计

针对多区域互联电力系统的状态估计问题,采用基于相量测量单元(PMU)和灵敏度矩阵修正的方法。该方法利用PMU量测量来协调子系统参考节点,将互联系统联络线的两端子系统分别进行独立的状态估计,用两系统状态量的平均值修正联络线状态量,把修正前后联络线支路功率变化量作为虚拟节点变化量测,基于支路功率变化量对节点状态量的灵敏度矩阵来修正子系统状态估计结果。以IEEE14节点为例进行仿真,结果验证了该算法的有效性。     

基于IGG法的电力系统状态估计

针对现有电力系统状态估计的不足,提出了一种基于IGG(Institute of Geodesy &Geophysics,Chinese Academy of Sciences)法的抗差估计方法。分析了抗差估计理论应用于状态估计时,初值和权函数选取的原则及一般方法,兼顾了估计结果的准确性和数值稳定性。将抗差最小二乘法用于存在拓扑错误和坏数据时的状态估计,结合网络参数估计辨识法,得出坏数据和可疑支路的正确状态,使抗差和状态估计在计算中一次完成。算例结果表明,该法抗差能力强,收敛速度快,而且具有较好的准确性和数值稳定性。     

基于多中心-校正内点法的加权最小绝对值状态估计

针对原-对偶内点法加权最小绝对值状态估计收敛速度方面的不足,提出一种基于多中心-校正内点法的WLAV（Weighted Least Absolute Value加权最小绝对值）抗差状态估计算法。该算法在PDIPM（Primal-dual Interior Point Method对偶内点法）的基础上,采用超立体空间映射技术,通过合理配置一些关键映射参数改善空间的数值结构,从而保证在每次迭代中获得较大的迭代步长和较好的中心方向,大大减少迭代次数,节省计算时间。最后,借助IEEE算例仿真和我国桌省网的测试验证所提方法的有效性,与含不良数据辨识功能的WLS（Weighted Least Squares加权最小二乘法）算法进行比较,结果表明所提方法的抗差能力具有明显的优势。     

考虑虚假数据注入攻击的有源配电网分布式状态估计

状态估计作为保障电网监测数据质量的关键一环,为能量管理系统提供可靠的数据基础。考虑到有源配电网量测误差大、易遭受网络攻击等问题,本文研究计及虚假数据注入攻击的有源配电网分布式状态估计方法。首先,各子区域根据自身量测进行状态估计,并利用平均一致性算法获取全局信息对内部状态量进行修正,实现完全分布式状态估计;其次,在子区域状态估计中引入权函数动态修正目标极值函数的权重矩阵,增强状态估计的抗差性能;然后,在边界节点和易受到虚假数据注入攻击的节点配置同步相量测量单元,提高辨识虚假数据攻击的能力;最后,利用IEEE 118节点配电网系统进行算例仿真验证。试验结果表明,本文所提出的状态估计方法不仅可以有效减小估计误差,还能准确辨识虚假数据注入攻击,提高了状态估计的精度和虚假数据注入攻击的辨识能力。     

基于一致性理论的多区域电力系统分布式状态估计

随着电网规模不断扩大,传统集中式状态估计方法的数据通信与存储任务重、计算量大,难以满足现代电力系统状态估计需求。在计及系统状态估计非线性的基础上,将电力系统划分为若干个不重叠的子区域,并利用拉格朗日乘子法对状态估计方程进行解耦,建立电力系统多区域非线性状态估计模型。基于一致性理论建立全分布式状态估计方法对模型进行求解,该方法无需状态估计控制中心,只需各子区域交换一致性变量和边界节点的状态变量信息,各子区域便可平行独立地计算本地状态变量估计值,较集中式状态估计均衡了通信及计算负担。IEEE 14节点系统仿真结果验证了所提分布式状态估计方法的有效性。     

基于联络线扩展区域分解协调的分布式并行状态估计

为适应互联电网日益复杂的结构形式和分层分区管理模式,采用联络线分区解耦方式对互联系统进行分布式状态估计计算。考虑到估计计算精度与计算效率的均衡,提出了一种将联络线扩展区域状态估计和灵敏度矩阵协调算法结合的分布式状态估计算法。设计分布式状态估计整体思路,一方面,在实现联络线分区解耦的前提下,完成分区层各子区独立状态估计计算和灵敏度矩阵求解,利用子区计算时机动态构建协调层联络线估计区域并完成并行状态估计计算;另一方面,根据协调层下发的联络线估计值和灵敏度矩阵,分区层各子区并行实现边界估计值不匹配量的协调修正计算。最后,通过IEEE 118节点、IEEE 30节点和实际互联电网的模拟仿真,验证上述算法实现分布式状态估计计算的优越性。仿真结果表明,采用该算法进行分布式估计计算,既具有较高的估计精度、收敛速度和计算效率,又可实现并行独立计算,避免集中式状态估计计算规模大、无法解决局部不可观测或不收敛的瓶颈问题。