CN104836230A - 一种海上油田群电网的状态估计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种海上油田群电网的状态估计方法，包括以下步骤：S1、读入从SCADA采集的数据；S2、设定初始电压、电流，将节点电压的横、纵坐标，节点注入电流的横、纵坐标作为状态量；S3、计算目标函数残差，量测方程的残差二范数作为目标函数,调用内点法求解；S4、利用加权残差 判断是否为不良测点，是则输出结构，否则返回步骤S3进行下一节点数据计算判断。本发明的有益效果为：将节点注入电流引入作为状态量，调用内点法求解，并采用测点合格率作为不良数据检测与识别的方法，程序收敛速度快，收敛精度高。

Description

一种海上油田群电网的状态估计方法

技术领域

本发明涉及海上油田群电网技术领域，具体地说是一种海上油田群电网的状态估计方法。

背景技术

目前，国内还没有专门关于油田群电网的状态估计，与之较为接近的是配电网状态估计。配电网状态估计的算法主要包括以下几种：

（1）以牛顿法为基础的配电网状态估计算法

特点：状态量为电压，不需要进行量测变换，具有二阶收敛特性，但是量测矩阵为非常数阵，需在每次迭代过程中重新生成，且矩阵规模庞大，三相不能解耦，实部虚部不能解耦，因此收敛阶数虽高运算速度却不尽如人意，能有效地处理各种量测，估计精度高。

（2）以节点电压电流方程式为基础的配电网状态估计算法

特点：状态量为电压，必须进行量测变换，具有一阶收敛性，量测矩阵大小类似于以牛顿法为基础的算法，但为常数阵，在运算速度上较以牛顿法为基础的算法有优势，能方便地处理功率量测，要求功率量测成对地出现，但对电流幅值量测和电压幅值量测则需作特殊处理。

（3）基于支路电流的配电网状态估计算法

特点：状态量为支路电流，需将各量测量经量测变换转为电流量测，量测矩阵为常数阵，电流实部虚部解耦，三相解耦，所以量测矩阵的行数和列数分别为以上两种算法的1/6，大大地提高了运算速度。因此在运算速度上有明显优势，能有效地处理功率量测，但要求功率量测成对地出现，否则要补充伪量测。伪量测值一般来自于负荷预测值，它的引入主要是为了满足系统的可观性。

从以上3 类算法的比较分析可以看出，基于牛顿法的配电网状态估计算法的第1类算法处理各种量测量的能力最强，估计精度最高，但是速度较慢；第2类算法速度快一些，但处理量测量的能力差一些；第3类算法速度最快，但处理量测量的能力与第2类相仿。所以在选择配电网状态估计算法时需要结合硬件配置条件在效率和精度间寻求平衡。

海上油田群电网不同平台之间通过海底电缆连接在一起，运行方式较多，也具有进一步优化的可能性。为此在海上油田群电网中加装EMS系统，状态估计则是EMS系统中的一个重要组成部分。然而，由于目前系统中量测大都取自继保设备，精度有限，并且含有大量电流量测。

发明内容

本申请提出了一种海上油田群电网的状态估计方法，将节点注入电流引入作为状态量，调用内点法求解，并采用测点合格率作为不良数据检测与识别的方法，程序收敛速度快，收敛精度高。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种海上油田群电网的状态估计方法，包括以下步骤：

S1、读入从SCADA采集的数据；

S2、设定初始电压、电流，将节点电压的横、纵坐标，节点注入电流的横、纵坐标作为状态量；

S3、计算目标函数残差，量测方程的残差二范数作为目标函数, 调用内点法求解；

S4、利用加权残差                                                判断是否为不良测点，是则输出结构，否则返回步骤S3进行下一节点数据计算判断。

作为本方案的优选实施例，设定每个节点的电压 ，电流 为状态量，则量测方程为

假设节点个数为：n，支路数为m，则目标函数为：

有益效果

本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

将节点注入电流引入作为状态量，调用内点法求解，并采用测点合格率作为不良数据检测与识别的方法，程序收敛速度快，收敛精度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的流程图。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一

本申请实施例提供了一种海上油田群电网的状态估计方法，包括以下步骤：

S1、读入从SCADA采集的数据；

S2、设定初始电压、电流，将节点电压的横、纵坐标，节点注入电流的横、纵坐标作为状态量；

S3、计算目标函数残差，量测方程的残差二范数作为目标函数, 调用内点法求解；

S4、利用加权残差判断是否为不良测点，是则输出结构，否则返回步骤S3进行下一节点数据计算判断。

量测方程公式推导：

 

量测方程：

假设节点个数为：n，支路数为m

则目标函数：

由于目标函数中存在根号，所以求一阶导生成雅克比矩阵，求二阶导生成海森矩阵时比较麻烦，故认为节点电压量测为，支路电流量测为，则目标函数可以重写为：

首先遍历每一个节点，然后判断该节点应该具有的量测量，如果有，则将其逐一加入目标函数中，测试其是否正确；然后遍历每个支路的量测量，然后判断该支路应该具有的量测量，如果有，则将其逐一加入目标函数中，测试其是否正确。

在状态估计的过程中，先将节点注入功率引入目标函数，等整个程序调试正确后，再将其余量测引入目标函数。

(1)目标函数：

对目标函数求一阶导数得雅克比矩阵： 

对目标函数中各状态量求二阶导得海森矩阵：

(2)目标函数：

对目标函数求一阶导数得雅克比矩阵：

对目标函数中各状态量求二阶导得海森矩阵：

（3）目标函数

对目标函数求一阶导数得雅克比矩阵：

对目标函数中各状态量求二阶导得海森矩阵（由于公式编辑器大小限制，此处仅列出海森矩阵第一列，其中每个支路形成的海森矩阵中的非零元素为16个）：

（4）目标函数

对目标函数求一阶导数得雅克比矩阵：

对目标函数中各状态量求二阶导得海森矩阵（由于公式编辑器大小限制，此处仅列出海森矩阵第一列）：

（5）目标函数：

对目标函数求一阶导数得雅克比矩阵：

对目标函数中各状态量求二阶导得海森矩阵（由于公式编辑器大小限制，此处仅列出海森矩阵第一列）：

总目标函数：

约束条件：

将约束条件展开得：

即：

移项，得：

对约束条件中的各状态量求一阶导数得雅克比矩阵：

将以上所得目标函数，约束条件，雅克比矩阵，海森矩阵传递给内点法程序计算，返回状态估计结果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例演示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种海上油田群电网的状态估计方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、读入从SCADA采集的数据；

S2、设定初始电压、电流，将节点电压的横、纵坐标，节点注入电流的横、纵坐标作为状态量；

S3、计算目标函数残差，量测方程的残差二范数作为目标函数, 调用内点法求解；

S4、利用加权残差                                                判断是否为不良测点，是则输出结构，否则返回步骤S3进行下一节点数据计算判断。

2.根据权利要求1所述的一种海上油田群电网的状态估计方法，其特征在于：设定每个节点的电压 ，电流 为状态量，则量测方程为

假设节点个数为：n，支路数为m

目标函数为：

。