基于分块雅可比矩阵的最小二乘状态估计算法

提出了一种基于分块雅可比矩阵的加权最小二乘状态估计算法。该方法将全部的注入功率量测、赋予很大权值的虚拟量测和必要的支路量测来构造一组恰好可求解系统全部状态变量的量测集,将余下的支路功率量测作为量测系统的冗余部分看待,并依此对量测雅可比矩阵进行分块,在此基础上推导出了该文算法迭代的修正方程式。该文所提算法既具有很好的数值稳定性,又能够减少计算量。仿真试验表明该方法是快速且数值稳定。     

基于分块信息矩阵十字链表的快速状态估计方法

充分利用信息矩阵的分块对称稀疏结构特点,提出了一种基于分块信息矩阵十字链表的快速状态估计方法。采用等效电流量测变换技术,将功率量测方程严格等值变换为电流量测方程,使非对角雅可比矩阵元素为常数,以利于信息矩阵的修正。创建了分块信息矩阵的下三角分块十字链表,提高了信息矩阵内存空间操作与节点优化编号的效率。基于量测方程与分块信息矩阵的网络节点关联关系,提出了信息矩阵形成与修正的量测方程直接追加法,避免了雅可比矩阵的存储操作及其矩阵运算,提高了分块信息矩阵形成与修正及其十字链表存储空间开辟的效率。通过IEEE118、IEEE300以及波兰2746节点的仿真测试,验证了所提方法的快速性。     

基于分块信息矩阵十字链表的快速状态估计方法

充分利用信息矩阵的分块对称稀疏结构特点,提出了一种基于分块信息矩阵十字链表的快速状态估计方法.采用等效电流量测变换技术,将功率量测方程严格等值变换为电流量测方程,使非对角雅可比矩阵元素为常数,以利于信息矩阵的修正.创建了分块信息矩阵的下三角分块十字链表,提高了信息矩阵内存空间操作与节点优化编号的效率.基于量测方程与分块信息矩阵的网络节点关联关系,提出了信息矩阵形成与修正的量测方程直接追加法,避免了雅可比矩阵的存储操作及其矩阵运算,提高了分块信息矩阵形成与修正及其十字链表存储空间开辟的效率.通过IEEE118、IEEE300以及波兰2746节点的仿真测试,验证了所提方法的快速性.     

基于分块雅可比矩阵的最小二乘状态估计算法

提出了一种基于分块雅可比矩阵的加权最小二乘状态估计算法.该方法将全部的注入功率量测、赋予很大权值的虚拟量测和必要的支路量测来构造一组恰好可求解系统全部状态变量的量测集,将余下的支路功率量测作为量测系统的冗余部分看待,并依此对量测雅可比矩阵进行分块,在此基础上推导出了该文算法迭代的修正方程式.该文所提算法既具有很好的数值稳定性,又能够减少计算量.仿真试验表明该方法是快速且数值稳定.     

基于雅可比矩阵的UPFC 电力系统抗差状态研究

针对传统的电力系统抗差状态计算方法准确性低的情况,将雅可比矩阵应用到电力系统抗差状态研究中,设计了一个基于雅可比矩阵的UPFC电力系统抗差状态估计模型。通过设定UPFC电力系统抗差状态评价指标,对偏离度进行定义,将不等式约束转化为等式约束,引入障碍函数,以估计值偏离量估计值作为目标值进行求解,以此完成对UPFC电力系统抗差状态的计算。试验对比结果表明,设计的基于雅可比矩阵的UPFC电力系统抗差状态估计模型比传统的计算方法准确性高,具有一定的实际应用意义。     

电力系统线性状态追踪方法

传统状态追踪方法一般基于扩展卡尔曼滤波方法求解,其缺点是:由于电力系统量测方程的非线性,使得这些方法在求解的过程中必须对量测方程进行近似线性化,从而影响了估计精度,尤其是相邻断面的状态变量发生突变时,估计精度明显降低;传统方法在迭代的每一步中均需重新形成雅可比矩阵,因而计算效率较低。以上缺点影响了传统状态追踪方法的应用。提出一种基于精确线性化量测方程的线性状态追踪方法,所提方法的优点为:在估计中无量测方程的近似线性化误差,因而估计精度较高;在迭代中雅可比矩阵均为常数矩阵,从而提高了计算效率。通过在IEEE系统上的仿真算例验证了所提方法的有效性和高效性。     

极坐标系下的快速等效电流量测变换状态估计方法

利用SCADA系统提供的多种类型量测数据,推导出极坐标系下的等效电流量测变换算法。为了提高计算速度,采用了快速解耦法的两个合理假设条件,将雅可比矩阵简化为常数矩阵,并根据该矩阵的特点对信息矩阵进行分块化简,最终得到解耦的信息矩阵,将信息矩阵规模最终减少到常规算法的1／4。此外,还提出了一种直接生成信息矩阵的方法。理论分析与WSCC和NewEngland两个系统的算例表明该方法具有简单、快速、线性收敛的特点,能够满足大型电力系统实时状态估计的需要。     

三相辐射配电网状态估计方法

提出了一种基于牛顿法的三相配网状态估计算法。该算法充分利用辐射配网的特点,计及三相不平衡,采用分解形式的雅可比矩阵,每步迭代时不需要重新分解。理论分析和实际算例表明,该算法收敛可靠,运算速度快,内存占用少,量测适应性好。     

相量测量单元测量值对状态估计中等效电流量测变换算法的影响

针对同步相量测量单元(PMU)能够直接测量母线电压相量的特点,分析了引入PMU测量值对电力系统状态估计的影响.首先修正等效电流量测变换算法,提出了极坐标系下的全雅可比矩阵算法和简化雅可比矩阵算法,分别从增加PMU节点电压量测方程、以PMU测量值作为迭代初值、修正等效电流量测计算公式以及修正雅可比矩阵四方面分析了引入PMU测量值对算法迭代次数和滤波效果的影响.理论分析和算例结果表明,PMU测量值在这四方面对算法的迭代次数和滤波效果均有影响,有些影响还与PMU的数量有关.     

基于降阶雅可比矩阵的电力系统状态估计可观测性分析方法

提出了一种新的基于降阶网络雅可比矩阵的电力系统状态估计可观测性分析方法。该方法利用潮流岛内未知状态量最多是一个复电压的特性,提出了潮流岛状态变量的概念,在降阶网络雅可比矩阵基础上成功地实现了基于潮流定解条件的潮流岛合并。该方法减少了未知状态变量的数量,从而简化了循环判断过程和便于程序设计。并通过实例对所提出的方法进行了有效性检验。     

Towards faster Givens rotations based power system state estimator

Numerically stable and computationally efficient power system state estimation (PSSE) algorithms are designed using an orthogonalization (QR decomposition) approach. They use Givens rotations for orthogonalization which enables sparsity exploitation during factorization of the large sparse augmented Jacobian. A priori row and column ordering is usually performed to reduce intermediate and and overall fills. Column ordering methods, usually based on minimum degree algorithm (MDA), have matured. However, there exists a significant scope for improving the quality of row ordering. This paper introduces a new row ordering technique for Givens rotations based power system state estimators. The proposed row processing method (VPAIR) requires a shift from conventionally used row oriented QR decomposition implementation to a column oriented QR decomposition implementation. It is demonstrated that, the proposed column oriented QR decomposition algorithm which uses MDA for column ordering and VPAIR for row ordering can lead to a much faster PSSE. These aspects are justified by simulations on large power systems     

Minimum correction method for enforcing limits and equalityconstraints in state estimation based on orthogonal transformations

A new method is presented for orthogonal transformation-based power system state estimation that enables enforcement of limits and equality constraints. The enforcing of constraints is based on minimization of the correction by which the unconstrained state estimate must be modified in order to satisfy all equality and inequality constraints. An estimation algorithm is developed which combines active set and interior point optimization methods in such a way, that positive features of both methods are retained. A self-scaling Givens rotation algorithm is proposed to perform elementary orthogonal transformations in unconstrained state estimation. This reduces the necessity of the underflow monitoring and re-scaling during the orthogonal transformation of the Jacobian matrix. The numerical results are presented demonstrating the efficiency of the algorithm     

基于分块QR分解的一种状态估计算法

文中提出了一种基于分块QR分解的状态估计方法。该方法把虚拟测量处理为等式约束，避免了由于权因子分散而导致的数值病态问题。在每次迭代中，通过对两个分块矩阵的QR分解和一个稀疏三角线性方程组的求解，实现了系数矩阵的三角分解。与带有约束的正规方程(NE/C)法相比，不但消除了Jacobian矩阵叉乘造成的信息损失，而且保证了分解的数值稳定性。稀疏QR分解采用了基于Givens变换的方法并利用最小度列排序和变主元消元策略。减少注入元素的数目，提高了状态估计的计算效率。试验系统的仿真结果表明了该方法具有良好的数值稳定性和鲁棒性，而且有较高的计算效率，可以满足在线状态估计的要求。     

基于PMU量测的配电网稀疏估计

同步相量量测技术的应用为配电网估计如潮流雅可比矩阵估计和电压/相角-功率灵敏度估计提供了重要技术基础。针对潮流雅可比矩阵的相关性、稀疏性和对称性,提出了一种基于同步相量测量单元量测数据的潮流雅可比矩阵和灵敏度矩阵的稀疏估计方法,在较少量测下,有效估计了雅可比矩阵和灵敏度矩阵。进一步针对量测过程中出现的不良数据,引入鲁棒性更大的加权最小二乘法,提高了算法的鲁棒性。最后,通过IEEE33节点配电系统验证了方法的可行性。     

含VSC- HVDC的交直流混合系统状态估计

针对以电压源换流器(VSC)为基础的新一代高压直流输电(HVDC),对含VSC-HVDC的交直流混合系统进行静态状态估计.介绍了VSC-HVDC的稳态模型.通过确定交直流混合系统的量测函数、状态变量和雅可比矩阵,建立了含VSC-HVDC的交直流混合系统的状态估计模型;在基本加权最小二乘状态估计算法的基础上,提出了含VSC-HVDC的交直流混合状态估计同时迭代求解法:对经过修改的IEEE 14、IEEE30、IEEE 57节点系统算例进行仿真,从算法的估计误差、迭代次数和计算速度等方面验证了算法的有效性和实用性.     

基于APSI多级策略下的混合电力系统状态估计研究

针对混合电力系统中要求状态估计数据精度高及数据计算量小进行探索研究。提出了两种状态估计构架用于多级策略下SCADA/PMU混合量测的电力系统状态估计。第一个构架是利用先验状态信息(APSI)和正交分块吉文斯旋转提高基于SCADA/PMU量测装置的状态估计的数据处理能力。第二个构架是一个依赖于融合估计的三级方案,优化之前已经确定的SCADA/PMU估计量测值。对多级策略在计算量和精确性上的优化进行详细的描述和比较。在IEEE 30节点系统测试系统进行仿真验证,验证了提出的多级策略能有效地减少状态估计的计算量及增加量测数据的同步性和准确性。     

基于快速分解正交变换状态估计算法的坏数据检测与辨识

提出了在快速分解正交变换状态估计算法中检测与辨识坏数据的新方法。该方法成功地将假设检验辨识法(HTI)和量测补偿法的思想应用于基于快速分解状态估计算法的坏数据检测与辨识,用基于对增广的量测雅可比矩阵进行Givens行变换的方法计算和更新残差协方差矩阵,在建立可疑量测集时,考虑有功类量测误差对无功类量测残差的影响和无功类量测误差对有功类量测残差的影响。算例说明,该方法检测与辨识坏数据的能力较强。     

保留非线性的交直流联合系统状态估计算法

针对当前交直流联合系统各种状态估计方法所遇到的问题,提出了一种新的有功、无功和直流方程解耦的快速分解状态估计算法.在估计过程中交直流方程交替求解,并对直流方程采用保留泰勒级数展开式中所有高阶项的方法.其特点是:一方面可以使直流方程雅可比矩阵在迭代过程中恒定,降低计算量;另一方面使算法保持了良好的收敛性能.文中在IEEE 14节点系统中构造了多端交直流联合系统,并进行了仿真.仿真结果验证了该算法的有效性和可行性.