CN103617569B - 基于质量评价的配网状态估计数据辨识与修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及配电网状态估计数据辨识与修正领域，具体来说是一种基于质量评价的配网状态估计数据辨识与修正方法。本发明依据开关遥测质量评价指标及配电网父子分层模型，给出了各种情况下的遥测质量评价指标、开关遥信质量评价指标、母线电压质量评价指标修正与补齐方法，并根据修正后的质量评价指标，对开关遥测值、遥信状态及母线电压进行了修正与补齐。本发明能有效解决电缆与架空馈线混合网络中，量测数据较全，而坏数据量不大情况下的配电网状态估计数据辨识与修正问题。修正后量测值及其量测质量评价指标可以作为高级应用的源数据使用，也可以作为加权最小二乘状态估计的输入值及权重使用。

Description

基于质量评价的配网状态估计数据辨识与修正方法

技术领域

本发明涉及配电网状态估计数据辨识与修正领域，具体来说是一种基于质量评价的配网状态估计数据辨识与修正方法。

背景技术

近年来，随着国家对配电网基础设施的大力投入，一批配电网自动化试点项目顺利通过验收。配电网数据采集范围与规模不断扩大，加之负荷管理系统（CIS）、地理信息系统（AM\FM\GIS）等准实时系统的接入，使配电网高级应用实用化成为可能。

配电网状态估计作为配电网高级应用的基础，具有数据补齐与过滤功能，为潮流计算、短路电流、无功控制、网络重构等模块提供熟数据源。但由于量测数据不足，传统配电网状态估计算法多以附加条件的潮流计算完成，计算速度慢，占用资源多，且少量坏数据由于算法的传导性将有可能导致计算误差增大，故此坏数据的有效辨识和修正具有重要现实意义。

此外，目前配电网自动化建设正由传统型向集约型乃至智能型过渡，电网模型多由GIS统一导出，馈线段参数获取难以保证。且各地配电网多为传统架空馈线与电缆相结合的混合型配电网络，网络结构复杂，且架空馈线多为负荷开关分段，分段开关两遥点覆盖范围小，运用传统方法进行状态估计具有较大困难。

故此建立一种适合于当前配电网自动化建设规模与发展的实用化状态估计数据辨识与修正方法具有重要意义。

发明内容

为解决上述配电网运行中量测的状态估计辨识与修正问题，本发明结合配电网特点，提出了一种非常实用的基于质量评价的配网状态估计数据辨识与修正方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于质量评价的配网状态估计数据辨识与修正方法，包括如下步骤：

（1）开关遥测质量评价指标及开关遥测数据的修正与补齐：

首先，按照从父到子的顺序对各最小配电区域开关遥测进行质量评价，获取各个开关的遥测质量评价指标；

然后，从馈线根节点开始，按照最小配电区域父子分层关系进行开关遥测数据及开关遥测质量评价指标修正与补齐，具体分以下几种情况：

1）若最小配电区域开关的遥测质量评价指标为1，表示该开关遥测值可信；

2）若最小配电区域中有N个开关的遥测质量评价指标为0，且开关皆为负荷出域开关，其它开关评价指标皆不为0，则表示问题出域开关遥测值大于入域开关值，则各个问题遥测值用平均值近似修正为：

其中，i=1,2,…,N为各个问题出域开关，PQI_i为问题出域开关i修正后的遥测值，PQI_x为入域开关遥测值，PQI_j为无问题出域开关j的遥测值；

同时各问题出域开关的遥测质量评价指标修正为：

其中，S_Bi为问题出域开关i修正后的遥测质量评价指标，S_Bx为入域开关遥测质量评价指标，S_Bj为无问题出域开关j遥测质量评价指标；

3）若最小配电区域中有N个开关的遥测质量评价指标为0，而开关皆为连接出域开关，其它开关评价指标皆不为0，则表示问题出域开关遥测值大于入域开关值；若N为1，则该连接出域开关遥测值可由（1）式修正，开关量测质量评价指标由（2）式修正；

若N大于1，则各个问题连接出域开关的遥测值及质量评价指标需通过其下游子区域入域开关的遥测值及质量评价指标来修正，修正过程按步骤4）；

4）若最小配电区域入域开关遥测质量评价指标为0，而其他开关遥测质量评价指标皆不为0，则该问题入域开关的遥测值修正为：

其中，PQI_x为问题入域开关修正后的遥测值，PQI_j为无问题出域开关j的遥测值；

同时各问题入域开关的遥测质量评价指标修正为：

其中，S_Bx为问题入域开关修正后的遥测质量评价指标，S_Bj为出域开关j遥测质量评价指标；

5）若最小配电区域开关的遥测质量评价指标不为0，且小于1，表示该区域有坏遥测偏离实际值，按下述情况修正：

若问题开关皆为负荷出域开关，可以将这些问题开关的遥测质量评价指标变为0，通过第2）步所述方法修正；

若问题开关皆为连接出域开关，可以将这些问题开关的遥测质量评价指标变为0，通过第3）步所述方法修正；

若问题开关为入域开关，可以将该问题开关的遥测质量评价指标变为0，通过第4）步所述方法修正；

上述三种情况下，若修正后开关遥测质量评价指标大于修正前指标，且遥测修正值与实际值之差大于误差限值，则用遥测修正值替代实际值；若遥测修正值与实际值之差小于误差限值，则实际值不变；若修正后开关遥测质量评价指标小于修正前指标，则各遥测值及其质量评价指标不变；

6）若最小配电区域同时含有问题出域开关与问题入域开关或同时含有问题负荷出域开关与问题连接出域开关，即出域开关与入域开关的质量评价指标非1，可以通过父子分层关系，将入域开关问题转换为上游父最小配电区域连接出域开关问题，将连接出域开关问题转换为下游子最小配电区域入域开关问题，并通过2）-5）步进行处理；

7）重复2）-6）步，直到所有问题遥测修正一遍后停止；

（2）依据修正后的开关遥测质量评价指标、开关遥信质量评价指标及配电网父子分层模型，对开关遥信质量评价指标及开关遥信状态进行辨识与修正：

1）按照从父到子的顺序对各个最小配电区域开关遥信进行质量评价；

2）当开关遥信质量评价指标为1时，表示当前开关状态可信；

3）当开关遥信质量评价指标为-1时，表示开关修正状态应与当前状态相反，应将当前开关状态取反修正，并将开关遥信质量评价指标改为1；开关遥信修正变位时，需根据步骤（1）所述方法重新修正与补齐变位开关所关联最小配电区域的开关遥测；

（3）根据开关遥信修正结果及母线电压质量评价指标，对母线电压质量评价指标及母线电压值进行修正与补齐：

1）按照从父到子的顺序对未采集母线电压及没有母线的最小配电区域进行电压补齐，规定上述问题最小配电区域电压为其上游父最小配电区域电压；

2）对各个最小配电区域母线电压进行质量评价；

3）当电压质量评价指标为1时表示当前母线电压值可信；

4）当电压质量评价指标为0时，表示该电压值既不满足电压额定值约束条件也不满足父子区域电压约束条件；若该区域的父区域电压质量评价指标非零，则用父区域电压值和电压质量评价指标近似替代该区域电压值和电压质量评价指标，若该区域的子区域电压质量评价指标非零，则用电压质量评价指标最大子区域电压值和电压质量评价指标近似替代该区域电压值和电压质量评价指标，若该区域的父子区域电压值皆非零，则用父子区域电压值和电压质量评价指标的平均值近似替代该区域电压值和电压质量评价指标；

5）当电压质量评价指标为0到1之间的某个定值时，表示电压值不满足父子区域电压约束条件或额定值约束条件，可以将该电压质量评价指标设为0，根据第4）步所述方法求得该电压的修正电压质量评价指标，若该修正指标大于原指标，则用修正电压值替代原值，并相应修改其质量评价指标，否则该电压值和评价指标不变。

在对电缆与架空线路混合构架网络划分最小配电区域时需遵循以下原则：若分段开关皆为两遥点或是三遥点，则每一个分段开关皆是最小配电区域的边界节点；若分段开关全是一遥点或无遥信遥测功能，则分段开关皆是最小配电区域的内点；若分段开关部分具有遥信遥测功能，部分未具有遥信遥测功能，则具备两遥功能的分段开关可以作为最小配电区域边界节点，不具备两遥功能的分段开关必须作为最小配电区域的内点。其中，一遥是具有遥信功能，两遥是具有遥信遥测功能，三遥是具有遥信遥测遥控功能。

划分最小配电区域后，需建立各区域之间的父子分层关系，父子分层模型的创建步骤为：

首先，基于入域开关和出域开关建立最小配电区域邻接表描述一个最小配电区域；

其次，基于最小配电区域建立最小配电区域父子分层邻接表描述最小配电区域与其下游相邻最小配电区域之间的父子分层关系；

最后，基于父子分层邻接表建立子岛拓扑邻接表描述整个最小配电子岛的拓扑连接关系，所有最小配电区域父子分层邻接表即构成了整个最小配电子岛的拓扑模型。

上文中，最小配电区域各开关遥测质量评价指标的确定过程如下：

首先根据最小配电区域各开关遥测量应满足的规律分别建立评价原则：

1）若最小配电区域合闸出域开关数大于1，则该最小配电区域各出域开关遥测量需小于其入域开关遥测量，此时建立第一种开关遥测质量评价原则，即：当最小配电区域合闸出域开关数大于1且其出域开关遥测量小于其入域开关遥测量，或合闸出域开关数等于1时，该出域开关质量评价指标为一定值K₃，当最小配电区域合闸出域开关数大于1且其出域开关遥测量大于其入域开关遥测量时其评价指标为0；

2）最小配电区域中入域开关遥测量应基本等于所有出域开关遥测量的总和，即两者差值小于某一误差，此时建立第二种开关遥测质量评价原则，即：当最小配电区域出入域开关遥测量差值小于某一误差时，该区域所有开关的遥测质量评价指标为一定值K₄，若不满足该约束条件，则评价指标为0；

然后，根据两种开关遥测质量评价原则，用两种质量评价指标的和作为开关遥测质量评价总指标。

上文中，开关遥信质量评价指标确定过程如下：

若最小配电区域开关流过潮流，则其开关遥信状态应为合闸，根据该规律，开关遥信质量评价原则为：当最小配电区域开关遥测质量评价指标非零，且遥测量非零，而该开关遥信状态为合闸时，其遥信质量评价指标为1；若开关遥测质量评价指标非零，而该开关遥信状态为分闸且遥测量为零时，其遥信质量评价指标为1；若开关遥信质量评价指标非零，而开关遥信状态为分闸且遥测量非零时，其遥信质量评价指标为-1；若开关遥测质量评价指标为零，则该开关遥信状态不定，其遥信质量评价指标为0。

上文中，母线电压质量评价指标确定过程如下：

首先根据母线电压应满足的规律分别建立评价原则：

1）各母线电压应在其额定电压范围内，即其应小于最高电压，大于最低电压，此时，建立第一种母线电压质量评价原则，即：当母线电压在额定电压范围内时，质量评价指标为一定值K₁，当不在额定电压范围内时，质量评价指标为0；

2）母线电压沿潮流流向逐渐降低，即最小配电区域电压要小于其父最小配电区域电压而大于其子最小配电区域电压，最小配电区域电压即其所含母线的电压，若最小配电区域中无母线，则母线电压指最小配电区域中所含馈线电压，此时，建立第二种母线电压质量评价原则，即：当最小配电区域电压满足子区域电压限值与父区域电压限值条件时，质量评价指标为一定值K₂，当不满足约束条件时，质量评价指标为0；

然后，根据两种母线电压质量评价原则，用两种质量评价指标的和作为母线电压量测质量评价总指标。

对于开环运行配电网，每一个最小配电区域有且只有一个潮流流入开关，称为入域开关；至少具有一个或几个潮流流出开关，称为出域开关；出域开关按开关类型可以分为负荷出域开关和连接出域开关；所谓负荷出域开关是指直接连接配电变压器的开关；所谓连接出域开关是指连接相邻最小配电区域的公共开关。

本发明依据开关遥测质量评价指标及配电网父子分层模型，分多种情况论述了开关量测的分布规律，并给出了各种情况下的遥测质量评价指标修正与补齐方法及公式，并根据修正后的开关遥测质量评价指标，对开关遥测值进行了修正与补齐；依据修正后的开关遥测质量评价指标、开关遥信质量评价指标及配电网父子分层模型，给出了开关遥信质量评价指标修正方法，并依据修正后的开关遥信质量评价指标对开关遥信状态进行了辨识与修正；基于开关遥信修正结果及母线电压质量评价指标，分析了各种情况下母线电压的分布规律，并给出了母线电压质量评价指标修正与补齐方法，并根据修正后的母线电压质量评价指标对母线电压值进行了修正与补齐。

本发明能有效解决电缆与架空馈线混合网络中，量测数据较全，而坏数据量不大情况下的配电网状态估计数据辨识与修正问题。修正后量测值及其量测质量评价指标可以作为高级应用的源数据使用，也可以作为加权最小二乘状态估计的输入值及权重使用。

附图说明

图1是本发明实施例中所用配电网络图。

具体实施方式

一种基于质量评价的配网状态估计数据辨识与修正方法，包括如下步骤：（1）首先对电缆与架空线路混合构架网络的最小配电区域进行划分，具体原则为：若分段开关皆为两遥点或是三遥点，则每一个分段开关皆是最小配电区域的边界节点。若分段开关全是一遥点或无遥信遥测功能，则分段开关皆是最小配电区域的内点。若分段开关部分具有遥信遥测功能，部分未具有遥信遥测功能，则具备两遥功能的分段开关可以作为最小配电区域边界节点，不具备两遥功能的分段开关必须作为最小配电区域的内点。

每条架空馈线段多直接连接配变，馈线段两端开关流过的负荷差即为其所带配变负荷，为正确描述架空馈线段的负荷状况，将该馈线段所属配变等效为一个负荷，通过一虚拟开关T接到馈线段上。虚拟开关流过的负荷即为馈线段端点开关流过的负荷差。

（2）其次，建立最小配电区域父子分层模型，具体原则为：对于开环运行配电网，每一个最小配电区域有且只有一个潮流流入开关，称为入域开关；至少具有一个或几个潮流流出开关，称为出域开关；出域开关按开关类型可以分为负荷出域开关和连接出域开关；所谓负荷出域开关是指直接连接配电变压器的开关；所谓连接出域开关是指连接相邻最小配电区域的公共开关。

1）建立最小配电区域邻接表Q描述一个最小配电区域如下：

Q_x＝{x|F_x,C_x}

其中，x为最小配电区域的入域开关，F_x为最小配电区域的负荷出域开关集合，C_x为最小配电区域的连接出域开关集合，具体为：

其中，n为最小配电区域所含负荷出域开关数，m为最小配电区域所含连接出域开关数；

2）建立最小配电区域父子分层邻接表G描述最小配电区域与其下游相邻最小配电区域之间的父子分层关系，具体描述为：

G(Q_x)＝{Q_C1,Q_C2,…,Q_Cm}

其中Q_x为以x为入域开关的最小配电区域，C1，C2，…,Cm为该最小配电区域的连接出域开关；

3）建立子岛拓扑邻接表W描述整个最小配电子岛的拓扑连接关系，具体为：

W_i＝{G(Q₁),G(Q₂),…,G(Q_N)}

其中，i为最小配电子岛编号，N为最小配电子岛所包含的最小配电区域数目，所有最小配电区域父子分层邻接表即构成了整个最小配电子岛的拓扑模型；

（3）对于开环运行配电网，各开闭所、环网柜母线电压应满足一定规律，根据母线电压应满足的规律分别建立评价原则：

1）各母线电压应在其额定电压范围内，即其应小于最高电压，大于最低电压，具体描述为：

V_down≤V≤V_up

其中，V为母线电压；V_down为最低电压值；V_up为最高电压值。

根据该规律，建立第一种母线电压质量评价原则，即：当母线电压在额定电压范围内时，质量评价指标为一定值K₁，当不在额定电压范围内时，质量评价指标为0，设该原则的母线电压质量评价指标为S_V1，初始值为0，该原则具体描述为：

2）母线电压沿潮流流向逐渐降低，即最小配电区域电压要小于其父最小配电区域电压而大于其子最小配电区域电压，最小配电区域电压即其所含母线的电压，具体描述为

V_Qchild≤V_Q≤V_Qfather

其中，V_Q为最小配电区域电压值，V_Qchild为子最小配电区域电压值，V_Qfather为父最小配电区域电压值。

若最小配电区域中无母线，则母线电压指最小配电区域中所含馈线电压。当最小配电区域的子区域不止一个时，V_Qchild值为所有子区域电压值的最大值，当其子区域不存在时，V_Qchild为0。

根据该规律，建立第二种母线电压质量评价原则，即：当最小配电区域电压满足子区域电压限值与父区域电压限值条件时，质量评价指标为一定值K₂，当不满足约束条件时，质量评价指标为0，设该原则的母线电压质量评价指标为S_V2，初始值为0，该原则具体描述为：

然后，根据两种母线电压质量评价原则，用两种质量评价指标的和作为母线电压量测质量评价总指标，具体为：

S_V＝S_V1+S_V2

其中，S_V为母线电压量测质量评价总指标值，K₁、K₂∈(0，1)，K₁+K₂=1。（4）然后，确定开关遥测质量评价指标，具体描述为：

开关遥测量指的是开关流过的潮流，包括开关流过的有功功率、无功功率和电流，对于最小配电区域，其开关遥测量需满足一定规律。首先根据最小配电区域各开关遥测量应满足的规律分别建立评价原则：

1）若最小配电区域合闸出域开关数大于1，则该最小配电区域各出域开关遥测量需小于其入域开关遥测量，具体描述为：

PQI_i≤PQI_x

其中，PQI_x为最小配电区域入域开关流过的潮流（有功功率、无功功率、电流），i∈G(Q_x)为最小配电区域出域开关，PQI_i为出域开关i流过的潮流（有功功率、无功功率、电流）。

根据该规律，建立第一种开关遥测质量评价原则，即：当最小配电区域合闸出域开关数大于1且其出域开关遥测量小于其入域开关遥测量，或合闸出域开关数等于1时，该出域开关质量评价指标为一定值K₃，当最小配电区域合闸出域开关数大于1且其出域开关遥测量大于其入域开关遥测量时其评价指标为0，设该原则的开关遥测质量评价指标为S_B1，初始值为0，该原则具体描述为：

其中，k为最小配电区域合闸出域开关数；规定变电站出线开关的遥测质量评价指标为1，即该量测可信。

2）最小配电区域中入域开关遥测量应基本等于所有出域开关遥测量的总和，即两者差值小于某一误差，具体描述为：

其中ε为最小配电区域量测误差，可按经验取值。

根据该规律，建立第二种开关遥测质量评价原则，即：当最小配电区域出入域开关遥测量差值小于某一误差时，该区域所有开关的遥测质量评价指标为一定值K₄，若不满足该约束条件，则评价指标为0，设该原则的开关遥测质量评价指标为S_B2，初始值为0，该原则具体描述为：

然后，根据两种开关遥测质量评价原则，用两种质量评价指标的和作为开关遥测质量评价总指标，具体为：

S_B＝S_B1+S_B2

其中，S_B为开关遥测质量评价总指标，K₃、K₄∈(0，1)，K₃+K₄=1；

若开关遥测值为0，且开关分闸，则其遥测质量评价指标为1。虚拟开关量测初值为0，遥测质量指标为0。

（5）依据开关遥测质量评价指标及配网运行规律，确定开关遥信质量评价指标：

若最小配电区域开关流过潮流，则其开关遥信状态应为合闸，根据该规律，开关遥信质量评价原则为：当最小配电区域开关遥测质量评价指标非零，且遥测量非零，而该开关遥信状态为合闸时，其遥信质量评价指标为1；若开关遥测质量评价指标非零，而该开关遥信状态为分闸且遥测量为零时，其遥信质量评价指标为1；若开关遥信质量评价指标非零，而开关遥信状态为分闸且遥测量非零时，其遥信质量评价指标为-1；若开关遥测质量评价指标为零，则该开关遥信状态不定，其遥信质量评价指标为0，设开关遥信质量评价指标为S_BS，初始值为，具体描述为：

其中，S_B为开关遥测质量评价总指标，B_S为开关遥信状态，B_S=1为合闸，B_S=0为分闸，η为开关遥测误差，可按经验取值。

（6）根据开关遥测量测质量评价指标及配电网父子分层模型，对开关遥测质量评价指标及开关遥测值进行了修正与补齐，具体为：

首先，按照从父到子的顺序对各最小配电区域开关遥测进行质量评价，获取各个开关的遥测质量评价指标；

然后，从馈线根节点开始，按照最小配电区域父子分层关系进行开关遥测数据及开关遥测质量评价指标修正与补齐，具体分以下几种情况：

1）若最小配电区域开关的遥测质量评价指标为1，表示该开关遥测值可信；

2）若最小配电区域中有N个开关的遥测质量评价指标为0，且开关皆为负荷出域开关，其它开关评价指标皆不为0，则表示问题出域开关遥测值大于入域开关值，则各个问题遥测值用平均值近似修正为：

其中，i=1,2,…,N为各个问题出域开关，PQI_i为问题出域开关i修正后的遥测值，PQI_x为入域开关遥测值，PQI_j为无问题出域开关j的遥测值；

同时各问题出域开关的遥测质量评价指标修正为：

其中，S_Bi为问题出域开关i修正后的遥测质量评价指标，S_Bx为入域开关遥测质量评价指标，S_Bj为无问题出域开关j遥测质量评价指标；

3）若最小配电区域中有N个开关的遥测质量评价指标为0，而开关皆为连接出域开关，其它开关评价指标皆不为0，则表示问题出域开关遥测值大于入域开关值；若N为1，则该连接出域开关遥测值可由（1）式修正，开关量测质量评价指标由（2）式修正；

若N大于1，则各个问题连接出域开关的遥测值及质量评价指标需通过其下游子区域入域开关的遥测值及质量评价指标来修正，修正过程按步骤4）；

4）若最小配电区域入域开关遥测质量评价指标为0，而其他开关遥测质量评价指标皆不为0，则该问题入域开关的遥测值修正为：

其中，PQI_x为问题入域开关修正后的遥测值，PQI_j为无问题出域开关j的遥测值；

同时各问题入域开关的遥测质量评价指标修正为：

其中，S_Bx为问题入域开关修正后的遥测质量评价指标，S_Bj为出域开关j遥测质量评价指标；

5）若最小配电区域开关的遥测质量评价指标不为0，且小于1，表示该区域有坏遥测偏离实际值，按下述情况修正：

若问题开关皆为负荷出域开关，可以将这些问题开关的遥测质量评价指标变为0，通过第2）步所述方法修正；

若问题开关皆为连接出域开关，可以将这些问题开关的遥测质量评价指标变为0，通过第3）步所述方法修正；

若问题开关为入域开关，可以将该问题开关的遥测质量评价指标变为0，通过第4）步所述方法修正；

上述三种情况下，若修正后开关遥测质量评价指标大于修正前指标，且遥测修正值与实际值之差大于误差限值，则用遥测修正值替代实际值；若遥测修正值与实际值之差小于误差限值，则实际值不变；若修正后开关遥测质量评价指标小于修正前指标，则各遥测值及其质量评价指标不变；

6）若最小配电区域同时含有问题出域开关与问题入域开关或同时含有问题负荷出域开关与问题连接出域开关，即出域开关与入域开关的质量评价指标非1，可以通过父子分层关系，将入域开关问题转换为上游父最小配电区域连接出域开关问题，将连接出域开关问题转换为下游子最小配电区域入域开关问题，并通过2）-5）步进行处理；

7）重复2）-6）步，直到所有问题遥测修正一遍后停止；

（7）依据修正后的开关遥测质量评价指标、开关遥信质量评价指标及配电网父子分层模型，对开关遥信质量评价指标及开关遥信状态进行辨识与修正：

1）按照从父到子的顺序对各个最小配电区域开关遥信进行质量评价；

2）当开关遥信质量评价指标为1时，表示当前开关状态可信。

3）当开关遥信质量评价指标为-1时，表示开关修正状态应与当前状态相反，应将当前开关状态取反修正，并将开关遥信质量评价指标改为1；开关遥信修正变位时，需根据步骤（1）所述方法重新修正与补齐变位开关所关联最小配电区域的开关遥测；

（8）根据开关遥信修正结果及母线电压质量评价指标，对母线电压质量评价指标及母线电压值进行修正与补齐：

1）按照从父到子的顺序对未采集母线电压及没有母线的最小配电区域进行电压补齐，规定上述问题最小配电区域电压为其上游父最小配电区域电压；

2）对各个最小配电区域母线电压进行质量评价；

3）当电压质量评价指标为1时表示当前母线电压值可信；

4）当电压质量评价指标为0时，表示该电压值既不满足电压额定值约束条件也不满足父子区域电压约束条件；若该区域的父区域电压质量评价指标非零，则用父区域电压值和电压质量评价指标近似替代该区域电压值和电压质量评价指标，若该区域的子区域电压质量评价指标非零，则用电压质量评价指标最大子区域电压值和电压质量评价指标近似替代该区域电压值和电压质量评价指标，若该区域的父子区域电压值皆非零，则用父子区域电压值和电压质量评价指标的平均值近似替代该区域电压值和电压质量评价指标；

5）当电压质量评价指标为0到1之间的某个定值时，表示电压值不满足父子区域电压约束条件或额定值约束条件，可以将该电压质量评价指标设为0，根据第4）步所述方法求得该电压的修正电压质量评价指标，若该修正指标大于原指标，则用修正电压值替代原值，并相应修改其质量评价指标，否则该电压值和评价指标不变。

下面结合一具体例子来说明本发明的实施过程：

设图1所示配电网中负荷开关A2具有两遥功能，A1、A3无两遥功能，V1、V2为虚拟开关，各开关电流及母线电压如图所示，开关上方数值为母线电压，单位为kV，开关下方数值为开关电流，单位为A，带“*”标记为可疑量测点。取K₁、K₃为0.6，K₂、K₄为0.4。额定电压10.5kV。

按步骤（1）所述，以S2为电源开关的馈线是电缆配电网络，其最小配电区域的划分如表1所示：

表1图1中电缆网络最小配电区域

以S1为电源开关的馈线是架空馈线与电缆馈线混合配电网络，设A1、A3不具备两遥功能，A2具备两遥功能，则其最小配电区域的划分如表2所示：

表2图1中混合网络最小配电区域

其中，V1、V2为虚拟开关节点，架空线路分段开关A2由于具有两遥功能，故其可作为最小配电区域的边界节点，而A1、A3不具备两遥功能，只能作为最小配电区域的内点。由于架空馈线段直连配变，故此需增加两虚拟开关。

根据步骤（3）所述，以S1为电源的馈线各区域母线电压质量评价指标如表3所示：

表3图1中各区域母线电压质量评价指标

根据步骤（8）所述，区域6的质量评价指标由区域5与区域7平均取得，为0.7；因区域8质量评价指标为0，区域7的质量评价指标由区域6修正，区域9的评价指标由区域10修正；区域8的质量评价指标由区域7与区域9共同修正。具体修正值如表3所示。

根据步骤（4）所述，各个开关遥测质量评价指标如表4所示：

表4图1各开关遥测质量评价指标

根据步骤（6）所述，首先处理质量评价指标为0的开关，由上所述，开关D4E1组成的最小配电区域中，入域开关D4质量评价指标为0，根据公式17，其遥测值修正为53，S_B值修正为1。同理，最小配电区域D3F1，修正D3遥测值为57，S_B值修正为1。

至此，在D1-D4组成的最小配电区域中，D2质量评价指标为0，修正其遥测值为41，修正质量评价指标为0.87。

同理，修正I1开关遥测值为50，质量评价指标为1。虚拟开关V1V2质量评价指标分别修正为0.8、0.6，量测值修正为24、18。

然后处理质量评价指标非0开关，对于开关D1可以求出其质量评价指标为0.96，大于原值0.6，故用修正后质量评价指标0.96替代原值，修正后量测值与原量测相同，故量测值不变。同理修正其他量测质量评价指标非零开关如表4所示，具体步骤不再赘述。

根据以上所述，开关F3的遥信质量评价指标为-1，其他开关的遥信质量评价指标为1。由上述方法，修正开关F3的遥信状态为合闸。

Claims (7)

1.一种基于质量评价的配网状态估计数据辨识与修正方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)开关遥测质量评价指标及开关遥测数据的修正与补齐：

首先，按照从父到子的顺序对各最小配电区域开关遥测进行质量评价，获取各个开关的遥测质量评价指标；

然后，从馈线根节点开始，按照最小配电区域父子分层关系进行开关遥测数据及开关遥测质量评价指标修正与补齐，具体分以下几种情况：

1)若最小配电区域开关的遥测质量评价指标为1，表示该开关遥测值可信；

2)若最小配电区域中有N个开关的遥测质量评价指标为0，且开关皆为负荷出域开关，其它开关评价指标皆不为0，则表示问题出域开关遥测值大于入域开关值，则各个问题遥测值用平均值近似修正为：

${\mathrm{PQI}}_i=\frac{{\mathrm{PQI}}_x-\underset{j=1}{\overset{n+m-N}{\Σ}}{\mathrm{PQI}}_j}{N}---\left(1\right)$

其中，i＝1,2,…,N为各个问题出域开关，n为最小配电区域所含负荷出域开关数，m为最小配电区域所含连接出域开关数；PQI_i为问题出域开关i修正后的遥测值，PQI_x为入域开关遥测值，PQI_j为无问题出域开关j的遥测值；

同时各问题出域开关的遥测质量评价指标修正为：

$S_{Bi}=\frac{S_{Bx}+\underset{j=1}{\overset{n+m-N}{\Σ}}{S}_{Bj}}{n+m-N+1}---\left(2\right)$

其中，S_Bi为问题出域开关i修正后的遥测质量评价指标，S_Bx为入域开关遥测质量评价指标，S_Bj为无问题出域开关j遥测质量评价指标；

3)若最小配电区域中有N个开关的遥测质量评价指标为0，而开关皆为连接出域开关，其它开关评价指标皆不为0，则表示问题出域开关遥测值大于入域开关值；若N为1，则该连接出域开关遥测值可由(1)式修正，开关量测质量评价指标由(2)式修正；

若N大于1，则各个问题连接出域开关的遥测值及质量评价指标需通过其下游子区域入域开关的遥测值及质量评价指标来修正，修正过程按步骤4)；

4)若最小配电区域入域开关遥测质量评价指标为0，而其他开关遥测质量评价指标皆不为0，则该问题入域开关的遥测值修正为：

${\mathrm{PQI}}_x=\underset{j=1}{\overset{n+m}{\Σ}}{\mathrm{PQI}}_j---\left(3\right)$

其中，PQI_x为问题入域开关修正后的遥测值，PQI_j为无问题出域开关j的遥测值；

同时各问题入域开关的遥测质量评价指标修正为：

$s_{Bx}=\underset{j=1}{\overset{n+m}{\Σ}}{s}_{Bj}/n+m---\left(4\right)$

其中，S_Bx为问题入域开关修正后的遥测质量评价指标，S_Bj为出域开关j遥测质量评价指标；

5)若最小配电区域开关的遥测质量评价指标不为0，且小于1，表示该区域有坏遥测偏离实际值，按下述三种情况修正：

①若问题开关皆为负荷出域开关，可以将这些问题开关的遥测质量评价指标变为0，通过第2)步修正；

②若问题开关皆为连接出域开关，可以将这些问题开关的遥测质量评价指标变为0，通过第3)步修正；

③若问题开关为入域开关，可以将该问题开关的遥测质量评价指标变为0，通过第4)步修正；

在①、②、③情况下，若修正后开关遥测质量评价指标大于修正前指标，且遥测修正值与实际值之差大于误差限值，则用遥测修正值替代实际值；若遥测修正值与实际值之差小于误差限值，则实际值不变；若修正后开关遥测质量评价指标小于修正前指标，则各遥测值及其质量评价指标不变；

6)若最小配电区域同时含有问题出域开关与问题入域开关或同时含有问题负荷出域开关与问题连接出域开关，即出域开关与入域开关的质量评价指标非1，可以通过父子分层关系，将入域开关问题转换为上游父最小配电区域连接出域开关问题，将连接出域开关问题转换为下游子最小配电区域入域开关问题，并通过2)-5)步进行处理；

7)重复2)-6)步，直到所有问题遥测修正一遍后停止；

(2)依据修正后的开关遥测质量评价指标、开关遥信质量评价指标及配电网父子分层模型，对开关遥信质量评价指标及开关遥信状态进行辨识与修正：1)按照从父到子的顺序对各个最小配电区域开关遥信进行质量评价；2)当开关遥信质量评价指标为1时，表示当前开关状态可信；3)当开关遥信质量评价指标为-1时，表示开关修正状态应与当前状态相反，应将当前开关状态取反修正，并将开关遥信质量评价指标改为1；开关遥信修正变位时，需根据步骤(1)重新修正与补齐变位开关所关联最小配电区域的开关遥测；

(3)根据开关遥信修正结果及母线电压质量评价指标，对母线电压质量评价指标及母线电压值进行修正与补齐：

1)按照从父到子的顺序对未采集母线电压及没有母线的最小配电区域进行电压补齐，规定含有问题开关的最小配电区域电压为其上游父最小配电区域电压；

2)对各个最小配电区域母线电压进行质量评价；

3)当电压质量评价指标为1时表示当前母线电压值可信；

4)当电压质量评价指标为0时，表示该电压值既不满足电压额定值约束条件也不满足父子区域电压约束条件；若该区域的父区域电压质量评价指标非零，则用父区域电压值和电压质量评价指标近似替代该区域电压值和电压质量评价指标，若该区域的子区域电压质量评价指标非零，则用电压质量评价指标最大子区域电压值和电压质量评价指标近似替代该区域电压值和电压质量评价指标，若该区域的父子区域电压值皆非零，则用父子区域电压值和电压质量评价指标的平均值近似替代该区域电压值和电压质量评价指标；

5)当电压质量评价指标为0到1之间的某个定值时，表示电压值不满足父子区域电压约束条件或额定值约束条件，可以将该电压质量评价指标设为0，根据第4)步求得该电压的修正电压质量评价指标，若该修正指标大于原指标，则用修正电压值替代原值，并相应修改其质量评价指标，否则该电压值和电压质量评价指标不变。

2.根据权利要求1所述的基于质量评价的配网状态估计数据辨识与修正方法，其特征在于：对电缆与架空线路混合构架网络的最小配电区域划分遵循以下原则：若分段开关皆为两遥点或是三遥点，则每一个分段开关皆是最小配电区域的边界节点；若分段开关全是一遥点或无遥信遥测功能，则分段开关皆是最小配电区域的内点；若分段开关部分具有遥信遥测功能，部分未具有遥信遥测功能，则具备两遥功能的分段开关可以作为最小配电区域边界节点，不具备两遥功能的分段开关必须作为最小配电区域的内点。

3.根据权利要求2所述的基于质量评价的配网状态估计数据辨识与修正方法，其特征在于：父子分层模型的创建步骤为：

首先，基于入域开关和出域开关建立最小配电区域邻接表描述一个最小配电区域；

其次，基于最小配电区域建立最小配电区域父子分层邻接表描述最小配电区域与其下游相邻最小配电区域之间的父子分层关系；

最后，基于父子分层邻接表建立子岛拓扑邻接表描述整个最小配电子岛的拓扑连接关系，所有最小配电区域父子分层邻接表即构成了整个最小配电子岛的拓扑模型。

4.根据权利要求1或2或3所述的基于质量评价的配网状态估计数据辨识与修正方法，其特征在于：最小配电区域各开关遥测质量评价指标的确定过程如下：

首先根据最小配电区域各开关遥测量应满足的规律分别建立评价原则：1)若最小配电区域合闸出域开关数大于1，则该最小配电区域各出域开关遥测

量需小于其入域开关遥测量，此时建立第一种开关遥测质量评价原则，即：当最小配电区域合闸出域开关数大于1且其出域开关遥测量小于其入域开关遥测量，或合闸出域开关数等于1时，该出域开关质量评价指标为一定值K₃，当最小配电区域合闸出域开关数大于1且其出域开关遥测量大于其入域开关遥测量时其评价指标为0；

2)最小配电区域中入域开关遥测量应基本等于所有出域开关遥测量的总和，即两者差值小于某一误差，此时建立第二种开关遥测质量评价原则，即：当最小配电区域出入域开关遥测量差值小于某一误差时，该区域所有开关的遥测质量评价指标为一定值K₄，若不满足该约束条件，则评价指标为0；

其中，K₃、K₄∈(0,1)，K₃+K₄＝1

然后，根据两种开关遥测质量评价原则，用两种质量评价指标的和作为开关遥测质量评价总指标。

5.根据权利要求1或2或3所述的基于质量评价的配网状态估计数据辨识与修正方法，其特征在于：开关遥信质量评价指标确定过程如下：

根据最小配电区域开关流过潮流，则其开关遥信状态应为合闸这一规律，开关遥信质量评价原则为：当最小配电区域开关遥测质量评价指标非零，且遥测量非零，而该开关遥信状态为合闸时，其遥信质量评价指标为1；若开关遥测质量评价指标非零，而该开关遥信状态为分闸且遥测量为零时，其遥信质量评价指标为1；若开关遥信质量评价指标非零，而开关遥信状态为分闸且遥测量非零时，其遥信质量评价指标为-1；若开关遥测质量评价指标为零，则该开关遥信状态不定，其遥信质量评价指标为0。

6.根据权利要求1或2或3所述的基于质量评价的配网状态估计数据辨识与修正方法，其特征在于：母线电压质量评价指标确定过程如下：

首先根据母线电压应满足的规律分别建立评价原则：1)各母线电压应在其额定电压范围内，即其应小于最高电压，大于最低电压，此时，建立第一种母线电压质量评价原则，即：当母线电压在额定电压范围内时，母线电压质量评价指标为一定值K₁，当不在额定电压范围内时，母线电压质量评价指标为0；

2)母线电压沿潮流流向逐渐降低，即最小配电区域电压要小于其父最小配电区域电压而大于其子最小配电区域电压，最小配电区域电压即其所含母线的电压，若最小配电区域中无母线，则母线电压指最小配电区域中所含馈线电压，此时，建立第二种母线电压质量评价原则，即：当最小配电区域电压满足子区域电压限值与父区域电压限值条件时，母线电压质量评价指标为一定值K₂，当不满足约束条件时，母线电压质量评价指标为0；

其中，K₁、K₂∈(0,1)，K₁+K₂＝1

然后，根据两种母线电压量测质量评价原则，用两种质量评价指标的和作为母线电压量测质量评价总指标。

7.根据权利要求1或2或3所述的基于质量评价的配网状态估计数据辨识与修正方法，其特征在于：对于开环运行配电网，每一个最小配电区域有且只有一个潮流流入开关，称为入域开关；至少具有一个或几个潮流流出开关，称为出域开关；出域开关按开关类型可以分为负荷出域开关和连接出域开关；所谓负荷出域开关是指直接连接配电变压器的开关；所谓连接出域开关是指连接相邻最小配电区域的公共开关。