CN107046285A - 一种基于混合量测的配电网状态评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于混合量测的配电网状态评估方法，包括近程交换机、无线通信模块和UPS电源，所述近程交换机通过内网通信线连接控制中心，近程交换机还通过大数据通讯线连接各个隧道内的通信节点，本发明的有益效果是：1、系统采用UPS电源供电方式，隧道内应急通话终端无需现场取电。2、全数字化、IP通讯技术设计，具有丰富的通信接口，能够与绝大多数的通讯网络融合；3、应急通话终端支持一键触发呼叫控制中心，呼叫触发后将由控制中心来控制通话过程，方便控制中心在紧急状况下开展处理。

Description

一种基于混合量测的配电网状态评估方法

技术领域

本发明涉及配电技术领域，具体是一种基于混合量测的配电网状态评估方法。

背景技术

用户对电能质量和可靠性要求越来越高，配电系统SCADA系统被越来越多地安装，能够提供实时数据供配电系统分析和控制使用。出于经济性的考虑，测量设备安装的数目是有限的，因此实时数据是不足的。

由于设备和通讯的问题，传送到控制中心的数据有可能不正确、不可靠或者时延的。配电网状态估计是解决上述问题一种高效的方法状态估计是在获知全网的网络结构条件下，结合从馈线FTU和母线RTU得到的实时功率和电压信息，补充对不同类型用户观测统计出的负荷曲线和负荷预测数据以及抄表数据，运用新型的数学和计算机手段，在线估计配电网用户实时负荷，由此获得全网当前时刻各部分的运行状态和参数，为其他配电系统高级应用软件提供可靠的实时数据信息。

目前，在大部分高压输电网中已经成功应用了状态估计，但是在中低压城乡配电网中的应用还处于起步阶段。配电网是由变电所、配电线路和配电变压器组成的网络结构，是直接面向用户的基础用电设施，其运行的安全、可靠直接关系到是否能较好的满足人民日益增长的用电要求，因此，配电网实时状态估计具有重要的实际意义。配电网状态估计的主要功能是：

（1）根据量测量的精度（加权）和基尔霍夫定律（网络方程）按最佳估计准则（一般为最小二乘准则）对生数据进行计算，得到最接近于系统真实状态的最佳估计值。所以通过状态估计可以提高数据精度。

（2）对生数据进行不良数据的检测与辨识，删除或改正不良数据，提高数据系统的可靠性。

（3）推算出完整而精确的配电网的各种电气量。例如根据周围相邻的变电站的量测量推算出某一没有装远动装置的变电站的各种电气量。或者根据现有类型的量测量推算另一些难以量测的电气量，例如根据有功功率量测值推算各结点电压的相角。

（4）网络结线辨识或开关状态辨识。根据遥测量估计电网的实际开关状态，纠正偶然出现的错误的开关状态信息，以保证数据库中电网结线方式的正确性。（5）数据预测。可以应用状态估计算法以现有的数据预测未来的趋势和可能出现的状态（配电网负荷预测和水库来水预测）。这些预测的数据丰富了数据库的内容，为安全分析与运行计划等提供必要的计算条件。

（6）参数估计。如果把某些可疑或未知的参数作为状态量处理时，也可以用状态估计的方法估计出这些参数的值。例如带负荷自动改变分接头位置的变压器，如果分接头位置信号没有传送到中调时，可以作为参数把它估计出来。当然根据运行资料估计某些网络参数，以纠正离线和在线计算中这些参数的较大误差也不是非常困难的事情。状态估计的这种用法称为参数估计。

（7）通过状态估计的离线模拟试验。可以确定配电网合理的数据收集与传送系统。即确定合适的测点数量及其合理分布，用以改进现有的远动系统或规划未来的远动系统，使软件与硬件联合以发挥更大的效益，既能保证数据的质量而又降低整个数据量测—传送—处理系统的投资。与潮流算法比较，状态估计实际上是扩展了的潮流计算，这主要表现在：

1）计算利用到的量测类型的扩展：常规潮流计算中使用的数据是节点电压和注入节点的有功和无功功率数据，状态估计的量测量除了上面的数据外还利用了支路有功和无功功率的量测量。

2）量测量的数目增加：潮流计算中方程数目与未知量的数目是一致的，即量测量的个数m等于状态量数n。而状态估计中量测量的个数m大于状态量数n，即方程的个数比未知数的个数多。由于量测误差的存在，使m个方程是矛盾的，形成了初等代数中矛盾方程无解的局面，只有去掉K个“多余”的方程式才能求解。如果真是这样处理就又回到常规潮流算法，这将是对量测资源的极大浪费。而状态估计正是利用了这些量测量的冗余形成的对各状态量的重复量测，从而达到了提高数据精度和辨识不良数据的目的。

3）两者利用数学方法不同：潮流计算基本原理是使用牛顿拉夫逊法等数学方法来求解非线性方程组，而状态估计是根据一定点估计准则，按照估计理论的处理方法来求解方程组，从而得最佳的估计值。

4）状态估计利用加权的方法提高状态量的估计精度：在潮流计算中对各量测量给以相同的权重，而在状态估计中对各量测量按其精度加权。量测数据的精度越高权重越大，也就是让精度高的量测值在状态估计中起较大的作用，从而提高了估计的精度。

美国电力公司提出称为“唯支路”量测状态估计算法。该算法将支路潮流量测量变换为对支路两端电压差的“量测”，并假设运行电压变化不大，最后得到与基本加权最小二乘法状态估计相类似的迭代修正公式，但其信息矩阵是常实时、对称、实虚部统一的稀疏矩阵。这一算法的特点是计算速度快而又节省内存，缺点是难以处理结点注入型量测量，但在实际配电网中完整的注入型量测是很少的，所以并不妨碍其实用性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于混合量测的配电网状态评估方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于混合量测的配电网状态评估方法，包含以下步骤：

A、混合量测量生成；

B、状态估计权重矩阵的确定；

C、状态估计模型构建；

D、模型求解。

作为本发明的优选方案：所述步骤A具体是：将配电自动化信息和用电数据采集系统信息进行融合，共同作为状态估计的量测向量。

作为本发明的优选方案：所述步骤B具体是：状态估计权重矩阵是根据量测量的精度对不同的量测量赋予相应的权重，因此，需要根据各个量测量误差方差形成状态估计的权重矩阵。

作为本发明的优选方案：所述步骤C具体是：状态估计是通过量测方程对状态量进行约束，使得量测误差方差之和最小为目标，从而得到状态量估计值。因此，需要研究状态量与量测量之间的函数关系，即量测方程，进而建立状态估计模型。

作为本发明的优选方案：所述步骤D具体是：由于量测量中包含功率等电气量，因此，量测方程是非线性方程，状态估计本身是非线性优化问题。

作为本发明的优选方案：所述步骤D采用最小二乘算法进行求解。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明基于混合量测的配电网状态评估方法通过对配电自动化信息和用电数据采集系统信息进行数据融合，解决现有配电自动化数据冗余度不足以及可观性难以满足的问题，从而进行混合量测状态估计。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所 描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发 明保护的范围。

一种基于混合量测的配电网状态评估方法，包含以下步骤：

A、混合量测量生成；

B、状态估计权重矩阵的确定；

C、状态估计模型构建；

D、模型求解。

步骤A具体是：将配电自动化信息和用电数据采集系统信息进行融合，共同作为状态估计的量测向量。

步骤B具体是：状态估计权重矩阵是根据量测量的精度对不同的量测量赋予相应的权重，因此，需要根据各个量测量误差方差形成状态估计的权重矩阵。

步骤C具体是：状态估计是通过量测方程对状态量进行约束，使得量测误差方差之和最小为目标，从而得到状态量估计值。因此，需要研究状态量与量测量之间的函数关系，即量测方程，进而建立状态估计模型。

步骤D具体是：由于量测量中包含功率等电气量，因此，量测方程是非线性方程，状态估计本身是非线性优化问题。

步骤D采用最小二乘算法进行求解。

本发明的工作原理是：本发明基于混合量测的配电网状态评估方法通过对配电自动化信息和用电数据采集系统信息进行数据融合，解决现有配电自动化数据冗余度不足以及可观性难以满足的问题，从而进行混合量测状态估计。

Claims (7)

1.一种基于混合量测的配电网状态评估方法，其特征在于，包含以下步骤：

A、混合量测量生成；

B、状态估计权重矩阵的确定；

C、状态估计模型构建；

D、模型求解。

2.根据权利要求1所述的一种基于混合量测的配电网状态评估方法，其特征在于，所述步骤A具体是：将配电自动化信息和用电数据采集系统信息进行融合，共同作为状态估计的量测向量。

3.根据权利要求1所述的一种基于混合量测的配电网状态评估方法，其特征在于，所述步骤B具体是：状态估计权重矩阵是根据量测量的精度对不同的量测量赋予相应的权重，因此，需要根据各个量测量误差方差形成状态估计的权重矩阵。

4.根据权利要求1所述的一种基于混合量测的配电网状态评估方法，其特征在于，所述步骤C具体是：状态估计是通过量测方程对状态量进行约束，使得量测误差方差之和最小为目标，从而得到状态量估计值。

5.因此，需要研究状态量与量测量之间的函数关系，即量测方程，进而建立状态估计模型。

6.根据权利要求1所述的一种基于混合量测的配电网状态评估方法，其特征在于，所述步骤D具体是：由于量测量中包含功率等电气量，因此，量测方程是非线性方程，状态估计本身是非线性优化问题。

7.根据权利要求5所述的一种基于混合量测的配电网状态评估方法，其特征在于，所述步骤D采用最小二乘算法进行求解。