CN112636325A - 一种配电网抗差状态计算方法、装置、终端及存储介质 - Google Patents

一种配电网抗差状态计算方法、装置、终端及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种配电网抗差状态计算方法、装置、终端及存储介质。本申请基于分布式电源节点和充电设施节点的运行特性，通过将分布式电源节点和电动汽车相关的充电设施节点等效成预设类型的节点，实现对配网网络进行简化，有利于配电网状态估计的快速运行，解决了目前针对分布式电源和电动汽车接入电网后的配电网状态估计效率低的技术问题。

Description

一种配电网抗差状态计算方法、装置、终端及存储介质
技术领域
本申请涉及配电网技术领域，尤其涉及一种配电网抗差状态计算方法、装置、终端及存储介质。
背景技术
随着传统化石燃料的大量消耗而引起的资源和环境问题，风电、光伏、水电等分布式电源具有清洁和可再生等特点而得到快速发展。大量的分布式电源接入电网，既可以独立供电，又可以接入输电网，与大电网一起为用户统一供电，形成了各分布式电源之间相互协调的能源系统。同时，随着新能源汽车的推广，未来电动汽车的使用将更加普及，电动汽车的充放电问题将会影响电力系统的运行。大规模的分布式电源以及电动汽车接入到电网，给配电网的运行带来不确定的因素。分布式电源出力的不确定性和间歇性、电动汽车充放电的随机性将影响电力系统的运行，从而给电力系统的运行和控制带来新的挑战。
电动汽车通过充电桩接入电网，随着电动汽车的普及，越来越多的电动汽车充电兴建，车主会受到分时电价的影响，会选择在电价低谷时进行充电。容量过大的电动汽车充电设施接入电网时，可能会造成母线电压严重下降，发电机过载等问题。为了保证电力系统能够安全、稳定和经济的运行，对分布式电源和电动汽车接入电网后的状态估计问题进行研究是十分有必要的，有助于对电网进行监控，提高电能质量，保障电力系统安全、稳定和经济运行，然而，电动汽车用户行车和充电行为存在很大的不确定性，导致了目前针对分布式电源和电动汽车接入电网后的配电网状态估计效率低的技术问题。
发明内容
本申请提供了一种配电网抗差状态计算方法、装置、终端及存储介质，用于解决目前针对分布式电源和电动汽车接入电网后的配电网状态估计效率低的技术问题。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种配电网抗差状态计算方法，包括：
基于配电网的拓扑架构，获取所述配电网中各个系统节点的节点量测参数，其中，所述系统节点包括：分布式电源节点和充电设施节点，所述节点量测参数包括：有功功率参数和无功功率参数；
基于所述系统节点的节点量测参数，得到第一伪量测量和第二伪量测量，其中，所述第一伪量测量为根据所述分布式电源节点的节点量测参数得到的伪量测量，所述第二伪量测量为根据所述充电设施节点的节点量测参数得到的伪量测量；
基于所述第一伪量测量、所述第二伪量测量和配电网节点量测量，得到配电网系统量测量矩阵，其中，所述配电网节点量测量为通过配电网的SCADA系统测得的各个所述系统节点的实际量测量，所述配电网节点量测量包括：注入功率量测量、功率潮流量测量和母线电压幅值量测量；
基于所述配电网系统量测量矩阵，计算各个所述系统节点的节点状态量，并根据所述节点状态量，结合所述系统节点的端口状态量，得到配电网系统状态量矩阵，其中，所述节点状态量和所述端口状态量包括：电压幅值和相角；
基于所述配电网系统量测量矩阵和量测函数，结合标准化残差的指数型权函数以及零注入量测和不同量测的残差对权函数影响的对应关系，构建指数加权最小二乘状态估计模型，并通过拉格朗日模型解算方式，基于所述指数加权最小二乘状态估计模型生成抗差状态优化模型，以便于根据所述抗差状态优化模型的求解结果，得到配电网抗差状态计算结果，所述量测函数为以所述配电网系统状态量矩阵为自变量的量测函数。
优选地，所述指数加权最小二乘状态估计模型具体为：
Figure BDA0002772493880000021
式中，x为所述配电网系统状态量矩阵，z为所述配电网系统量测量矩阵，h(x)为所述量测函数，J(x)为所述指数加权最小二乘状态估计模型输出的状态估计值，c(x)为基于所述零注入量测和不同量测的残差对权函数影响的对应关系构建的零注入等式约束方程，W为指数型权函数对角阵。
优选地，所述系统节点的节点量测参数的计算过程具体包括：
获取分布式电源节点的历史运行数据和充电设施节点的历史运行数据；
根据所述分布式电源节点的并网方式类型，结合预设的并网方式类型与节点量测参数计算方式的对应关系，通过所述分布式电源节点的历史运行数据计算所述分布式电源节点的有功功率参数和无功功率参数；
根据所述充电设施节点的历史运行数据计算所述充电设施节点的注入总有功功率和注入总无功功率，以所述注入有功功率和所述注入无功功率作为所述充电设施节点的有功功率参数和无功功率参数。
优选地，所述根据所述分布式电源节点的并网方式类型，结合预设的并网方式类型与节点量测参数计算方式的对应关系，通过所述分布式电源节点的历史运行数据计算所述分布式电源节点的有功功率参数和无功功率参数具体包括：
当所述分布式电源节点的并网类型为直接并网时，则根据所述分布式电源节点的历史运行数据分别计算所述分布式电源节点的输出有功功率和输出无功功率，以所述输出有功功率和输出无功功率作为所述分布式电源节点的有功功率参数和无功功率参数；
当所述分布式电源节点的并网类型为换流器并网时，则根据所述分布式电源节点的控制模式类型，结合预设的控制模式类型与节点量测参数计算方式的对应关系，确定与所述控制模式类型对应的节点量测参数计算方式，以得到所述分布式电源节点的有功功率参数和无功功率参数。
优选地，所述当所述分布式电源节点的并网类型为换流器并网时，则根据所述分布式电源节点的控制模式类型，结合预设的控制模式类型与节点量测参数计算方式的对应关系，确定与所述控制模式类型对应的节点量测参数计算方式，以得到所述分布式电源节点的有功功率参数和无功功率参数具体包括：
当所述分布式电源节点的并网类型为换流器并网，且所述分布式电源节点为有功功率—无功功率控制的节点时，则根据所述分布式电源节点的历史运行数据分别计算所述分布式电源节点的并网点注入总有功功率和并网点注入总无功功率，以所述并网点注入总有功功率和所述并网点注入总无功功率作为所述分布式电源节点的有功功率参数和无功功率参数；
当所述分布式电源节点的并网类型为换流器并网，且所述分布式电源节点为直流电压—无功功率控制的节点时，则根据所述分布式电源节点的历史运行数据分别计算所述分布式电源节点的输出有功功率和并网点注入总无功功率，以所述输出有功功率和所述并网点注入总无功功率作为所述分布式电源节点的有功功率参数和无功功率参数。
优选地，所述基于获取到的分布式电源节点的历史运行数据和充电设施节点的历史运行数据之后还包括：
当所述分布式电源节点的节点类型为非预设节点类型，则对所述分布式电源节点进行参数转换，将分布式电源节点的历史运行数据转换成预设节点类型对应的历史运行数据。
优选地，所述预设节点类型为PQ型。
本申请第二方面提供了一种配电网抗差状态计算装置，包括：
节点量测参数获取单元，用于基于配电网的拓扑架构，获取所述配电网中各个系统节点的节点量测参数，其中，所述系统节点包括：分布式电源节点和充电设施节点，所述节点量测参数包括：有功功率参数和无功功率参数；
伪量测量生成单元，用于基于所述系统节点的节点量测参数，得到第一伪量测量和第二伪量测量，其中，所述第一伪量测量为根据所述分布式电源节点的节点量测参数得到的伪量测量，所述第二伪量测量为根据所述充电设施节点的节点量测参数得到的伪量测量；
配电网系统量测量矩阵生成单元，用于基于所述第一伪量测量、所述第二伪量测量和配电网节点量测量，得到配电网系统量测量矩阵，其中，所述配电网节点量测量为通过配电网的SCADA系统测得的各个所述系统节点的实际量测量，包括：注入功率量测量、功率潮流量测量和母线电压幅值量测量；
配电网系统状态量矩阵生成单元，用于基于所述配电网系统量测量矩阵，计算各个所述系统节点的节点状态量，并根据所述节点状态量，结合所述系统节点的端口状态量，得到配电网系统状态量矩阵，其中，所述节点状态量和所述端口状态量包括：电压幅值和相角；
状态估计模型构建单元，用于基于所述配电网系统量测量矩阵和量测函数，结合标准化残差的指数型权函数以及零注入量测和不同量测的残差对权函数影响的对应关系，构建指数加权最小二乘状态估计模型，并通过拉格朗日模型解算方式，基于所述指数加权最小二乘状态估计模型生成抗差状态优化模型，以便于根据所述抗差状态优化模型的求解结果，得到配电网抗差状态计算结果，所述量测函数为以所述配电网系统状态量矩阵为自变量的量测函数。
本申请第三方面提供了一种配电网抗差状态计算终端，包括：存储器和处理器；
所述存储器用于存储与本申请第一方面所述的配电网抗差状态计算方法相对应的程序代码；
所述处理器用于执行所述程序代码。
本申请第四方面提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有与本申请第一方面所述的配电网抗差状态计算方法相对应的程序代码。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请提供了一种配电网抗差状态计算方法，包括：基于配电网的拓扑架构，获取所述配电网中各个系统节点的节点量测参数，其中，所述系统节点包括：分布式电源节点和充电设施节点，所述节点量测参数包括：有功功率参数和无功功率参数；基于所述系统节点的节点量测参数，得到第一伪量测量和第二伪量测量，其中，所述第一伪量测量为根据所述分布式电源节点的节点量测参数得到的伪量测量，所述第二伪量测量为根据所述充电设施节点的节点量测参数得到的伪量测量；基于所述第一伪量测量、所述第二伪量测量和配电网节点量测量，得到配电网系统量测量矩阵，其中，所述配电网节点量测量为通过配电网的SCADA系统测得的各个所述系统节点的实际量测量，包括：注入功率量测量、功率潮流量测量和母线电压幅值量测量；基于所述配电网系统量测量矩阵，计算各个所述系统节点的节点状态量，并根据所述节点状态量，结合所述系统节点的端口状态量，得到配电网系统状态量矩阵，其中，所述节点状态量和所述端口状态量包括：电压幅值和相角；基于所述配电网系统量测量矩阵和量测函数，结合标准化残差的指数型权函数以及零注入量测和不同量测的残差对权函数影响的对应关系，构建指数加权最小二乘状态估计模型，并通过拉格朗日模型解算方式，基于所述指数加权最小二乘状态估计模型生成抗差状态优化模型，以便于根据所述抗差状态优化模型的求解结果，得到配电网抗差状态计算结果，所述量测函数为以所述配电网系统状态量矩阵为自变量的量测函数。
本申请基于分布式电源节点和充电设施节点的运行特性，通过将分布式电源节点和电动汽车相关的充电设施节点等效成预设类型的节点，实现对配网网络进行简化，有利于配电网状态估计的快速运行，解决了目前针对分布式电源和电动汽车接入电网后的配电网状态估计效率低的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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仅是本申请的一些实施例，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它的附图。
图1为本申请提供的一种配电网抗差状态计算方法的第一个实施例的流程示意图；
图2为本申请提供的一种配电网抗差状态计算方法的系统节点的节点量测参数计算过程的流程示意图；
图3为本申请提供的一种配电网抗差状态计算装置的第一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种配电网抗差状态计算方法、装置、终端及存储介质，用于解决目前针对分布式电源和电动汽车接入电网后的配电网状态估计效率低的技术问题。
为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1，本申请第一个实施例提供了一种配电网抗差状态计算方法，包括：
步骤101、基于配电网的拓扑架构，获取配电网中各个系统节点的节点量测参数，其中，系统节点包括：分布式电源节点和充电设施节点，节点量测参数包括：有功功率参数和无功功率参数。
需要说明的是，在实施本申请实施例提供的配电网抗差状态计算方法时，首先，基于配电网的拓扑架构，确定该配电网包含的系统节点，以便接下来获取这些系统节点的节点量测参数，这些节点量测参数具体包括：该系统节点的有功功率参数和无功功率参数。
步骤102、基于系统节点的节点量测参数，得到第一伪量测量和第二伪量测量，其中，第一伪量测量为根据分布式电源节点的节点量测参数得到的伪量测量，第二伪量测量为根据充电设施节点的节点量测参数得到的伪量测量；
需要说明的是，然后基于上述步骤获得的节点量测参数，按照系统节点的类型，分出第一伪量测量和第二伪量测量，其中，该第一伪量测量中包含分布式电源节点的节点量测参数，该第二伪量测量中包含充电设施节点的节点量测参数。
步骤103、基于第一伪量测量、第二伪量测量和配电网节点量测量，得到配电网系统量测量矩阵，其中，配电网节点量测量为通过配电网的SCADA系统测得的各个系统节点的实际量测量，包括：注入功率量测量、功率潮流量测量和母线电压幅值量测量；
其中，配电网节点量测量具体为：
zSCADA＝[Pi,Qi,Pij,Qij,Vi]，(1≤i≤N,1≤j≤N)
式中，i和j分别表示配电网的系统节点编号；Pi为节点i有功注入功率量测量；Qi为节点i无功注入功率量测量；Pij为节点i到节点j支路ij的有功潮流量测量；Qij为节点i到节点j支路ij的无功潮流量测量；Vi为节点i所在母线的电压幅值量测量。
而基于第一伪量测量、第二伪量测量和配电网节点量测量得到的配电网系统量测量矩阵，具体为：
z＝[zDG,zEV,zSCADA]T；
式中，zDG为第一伪量测量，zEV为第二伪量测量。
步骤104、基于配电网系统量测量矩阵，计算各个系统节点的节点状态量，并根据节点状态量，结合系统节点的端口状态量，得到配电网系统状态量矩阵，其中，节点状态量和端口状态量均包括：电压幅值和相角；
需要说明的是，基于步骤103得到的配电网系统量测量矩阵及其矩阵数据，结合配电网中系统节点的参数关系，解算出系统节点的节点状态量。其中，配电网中系统节点的参数关系可以参照以下方式：
(1)节点i的输入有功功率Pi.z和输入无功功率Qi.z：
Figure BDA0002772493880000081
Figure BDA0002772493880000082
式中：Vi和Vj分别表示节点i和节点j的电压幅值，Gij为节点i和节点j互导纳的实部，Bij为节点i和节点j互导纳的虚部，θij＝θi-θj表示节点i和节点j之间的相角差。
(2)节点i到节点j的有功功率Pij.z和无功功率Qij.z：
Pij.z＝Vi 2(Gsi+Gij)-ViVj(Gij cosθij+Bij sinθij)
Qij.z＝-Vi 2(Bsi+Bij)-ViVj(Gij sinθij-Bij cosθij)
式中：Gsi和Bsi表示母线和地面之间的并联导纳的电导与电纳。
(3)节点i的电压幅值和相角可以表示为:
Vi.z＝Vi
θi.z＝θi
假设系统有N个节点，以各个系统节点电压幅值和相角作为系统状态变量，即各个系统节点的节点状态量集合，具体可以表示为：
x0＝[θ,V]
然后根据节点状态量，结合系统节点的端口状态量，构建出配电网系统状态量矩阵，其中，配电网系统状态量矩阵具体可表示为：
x＝[xDG,xEV,x0]T
xDG＝[E0,δ0]
xEV＝[EEV,δEV]
式中，xDG和xEV分别为分布式电源节点和充电设施节点的端口状态量，E0和δ0分别为分布式电源节点端口电压幅值、相角。EEV和δEV分别为充电设施节点接入端端口电压幅值、相角。
步骤105、基于配电网系统量测量矩阵和量测函数，结合标准化残差的指数型权函数以及零注入量测和不同量测的残差对权函数影响的对应关系，构建指数加权最小二乘状态估计模型，并通过拉格朗日模型解算方式，基于指数加权最小二乘状态估计模型生成抗差状态优化模型，以便于根据抗差状态优化模型的求解结果，得到配电网抗差状态计算结果，量测函数为以配电网系统状态量矩阵为自变量的量测函数。
需要说明的是，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，权重系数不断随着残差修正变化，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。根据文献蔡凝露,幺莉,林济铿,王刚,王文杰,罗卫华,刘涛,王旭东.基于指数权函数的抗差状态估计算法[J].中国电力,2013,46(04):69-73，可以知道，指数权函数在迭代3到5次后系数趋于稳定值，收敛速度快，具有很好的抗差性。
最后，基于上述步骤建立的指数加权最小二乘状态估计模型，引入拉格朗日乘子λ处理等式约束方程，形成增广拉格朗日函数L(x,λ)的无约束最优化模型，即本实施例中的抗差状态优化模型：
min L(x,λ)＝J(x)+λTc(x)
然后只需要通过对抗差状态优化模型的求解结果，即可得到相应的配电网抗差状态计算结果。具体的求解方式可以采用通用的数学方法，如牛顿法、内点法等，或采用群体智能优化算法，如粒子群算法、遗传算法、模拟退火算法等具体不做限定。
以上为本申请提供的一种配电网抗差状态计算方法的第一个实施例的详细说明，下面为本申请提供的一种配电网抗差状态计算方法的第二个实施例的详细说明。
在上述的第一个实施例的基础上，本申请第二个实施例提供的一种配电网抗差状态计算方法，包括：
更具体地，在实施例一的步骤105中提及的指数加权最小二乘状态估计模型，其具体表达式为：
Figure BDA0002772493880000101
式中，z为配电网系统量测量矩阵，h(x)为量测函数，J(x)为所述指数加权最小二乘状态估计模型输出的状态估计值，c(x)为基于零注入量测和不同量测的残差对权函数影响的对应关系构建的零注入等式约束方程，W为指数型权函数对角阵。
需要说明的是，在电力系统状态估计中，量测量与状态变量之间的非线性量测方程可表示为：
Figure BDA0002772493880000102
式中:量测量
Figure BDA0002772493880000103
包括支路功率量测量、节点注入功率量测量和节点电压幅值量测量等；状态变量x∈Rn×1，包括所有节点电压幅值和相角(参考节点相角除外)的状态变量，其中n＝2(N-1)，N为网络中节点的总数目；非线性量测函数h(·)∈Rm×1，它反映了状态变量到量测量的非线性映射，即量测表达式；量测残差矢量r∈Rm×1。m是非线性量测方程的个数，n是状态变量的个数。Rm×1为m×1的矩阵，Rn×1为n×1的矩阵，矩阵的每个元素皆为实数。
考虑零注入量测特点和不同量测的残差对权函数的影响，借助标准化残差的指数型权函数，建立基于指数加权最小二乘状态估计模型，其集中形式可表示如下：
Figure BDA0002772493880000104
式中:z为配电网系统量测量矩阵，h(x)为量测函数，c(x)为基于零注入量测和不同量测的残差对权函数影响的对应关系构建的零注入等式约束方程，W为指数型权函数对角阵，c(x)为联络端点的零注入等式约束方程，故零注入等式方程同时作为虚拟量测方程和等式约束方程，以提高系统可观测性和状态估计收敛性。
其中，指数型权函数对角阵为：
Figure BDA0002772493880000111
其元素计算表达式为：
Figure BDA0002772493880000112
式中:
Figure BDA0002772493880000113
为矩阵R-1中第i行第i列的权重值；
Figure BDA0002772493880000114
Figure BDA0002772493880000115
其中，rNi为量测i的标准化残差，
Figure BDA0002772493880000116
为矩阵R-1的第i行第i列对应的元素；采用内部学生化残差计算标准化残差，即：
Figure BDA0002772493880000117
式中:ri为残差矢量r的第i个残差值；K为残差灵敏度矩阵，对于加权最小二乘估计，残差灵敏度矩阵为
K＝I-H(HTWH)-1HTW
式中：I为单位阵，H为量测雅可比矩阵；σ为标准化残差的尺度参数，其初值计算公式为：
Figure BDA0002772493880000118
Figure BDA0002772493880000119
其中，量测雅可比矩阵H是基于前述步骤求得的节点状态量，分别对V和θ求偏导，得到的形成量测方法的雅克比矩阵H，具体生成过程为：
1)对应节点i输入的有功功率量测的雅可比元素：
Figure BDA0002772493880000121
Figure BDA0002772493880000122
Figure BDA0002772493880000123
Figure BDA0002772493880000124
式中，Bii为节点i的等效导纳的虚部。
2)对应节点i输入的无功功率量测的雅可比元素：
Figure BDA0002772493880000125
Figure BDA0002772493880000126
Figure BDA0002772493880000127
Figure BDA0002772493880000128
式中，Gii为节点i的等效导纳的实部。
3)节点i到节点j的有功功率量测对应的雅可比元素：
Figure BDA0002772493880000129
Figure BDA00027724938800001210
Figure BDA00027724938800001211
Figure BDA00027724938800001212
4)节点i到节点j的无功功率量测对应的雅可比元素：
Figure BDA0002772493880000131
Figure BDA0002772493880000132
Figure BDA0002772493880000133
Figure BDA0002772493880000134
5)节点i电压幅值对应的雅克比矩阵表示为：
Figure BDA0002772493880000135
Figure BDA0002772493880000136
Figure BDA0002772493880000137
Figure BDA0002772493880000138
6)节点i电压相角对应的雅克比矩阵表示为：
Figure BDA0002772493880000139
Figure BDA00027724938800001310
Figure BDA00027724938800001311
Figure BDA00027724938800001312
对上述讲述的量测方程分别对V和θ求偏导，即可形成量测方法的雅克比矩阵H，可以表示为：
Figure BDA0002772493880000141
此外，在配电网中存在着大量的零注入节点，所谓零注入节点，是指在既不与发电设备相连，也没有用电负荷的节点。由于这些节点的输入和输出功率恒定为零，因此称之为零注入节点。零注入节点可能是一些开关站节点、也有可能是一些馈线集合节点。包括如下约束条件：
配电网零注入功率节点潮流约束：所求的电压状态量代入配电网零注入功率节点的节点注入功率后求得的节点注入功率为0，假设节点i为零注入功率节点：
Figure BDA0002772493880000142
Figure BDA0002772493880000143
线路潮流约束：线路传递的功率应该小于或等于线路承受功率的最大值：
Pij＝Vi 2(Gsi+Gij)-ViVj(Gij cosθij+Bij sinθij)≤Pij.max
Qij＝-Vi 2(Bsi+Bij)-ViVj(Gij sinθij-Bij cosθij)≤Qij.max
其中Pij.max、Qij.max分别为线路所能承受的最大有功功率和最大无功功率。
更具体地，如图2所示，步骤101中的系统节点的节点量测参数，其计算过程具体为：
步骤201、获取分布式电源节点的历史运行数据和充电设施节点的历史运行数据。
步骤202、当分布式电源节点的节点类型为非预设节点类型，则对分布式电源节点进行参数转换，将分布式电源节点的历史运行数据转换成预设节点类型对应的历史运行数据。
需要说明的是，根据分布式电源与配电网的不同接口形式以及各种分布式电源的潮流计算模型，将分布式电源节点可以分为4种节点类型包括：PQ型节点、PQ(V)型节点、PV型节点及PI型节点，而本申请为实现配网网络进行简化，将它们都转为PQ类型节点处理，将不同类型的节点量测参数统一成PQ类型节点的节点量测参数，即有功功率参数和无功功率参数，将分布式电源到所连母线的线路阻抗等效为PQ节点到该母线的线路阻抗。
其中针对不同类型的节点，其各自的处理方式可以参照以下示例：
(1)PQ型分布式电源节点
对于PQ节点类型的分布式电源来说，由于已知其有功和无功出力，因此该节点类型分布式电源所已知的量测量在初始化时与一般的负荷节点的处理没有本质的区别，可以将其假设为普通负荷节点。因此该类型分布式电源节点在处理时，只需看作普通负荷节点，即
Figure BDA0002772493880000151
式中：PL为分布式电源节点向系统注入的有功功率；QL为分布式电源节点向系统注入的无功功率；PDG为分布式电源节点的有功输出；QDG为分布式电源节点的无功输出。
(2)PQ(V)型分布式电源节点
对于PQ(V)型的分布式电源来说，各分布式电源的有功出力为已知恒定值，但无功出力却与节点电压相关并不是恒定的，因此需要先对其进行处理然后再进行状态估计，一般的处理方式是将该节点类型转换成PQ节点，不同之处在于，每次进行状态估计之前，该类型节点输出的无功功率需要利用上一次迭代所得的节点电压进行修正后，结合已知的有功功率量测参与系统的状态估计。该类型分布式电源节点向系统注入的有功功率和无功功率的计算模型为：
Figure BDA0002772493880000152
式中：f(V)为无功功率随电压变化的函数。
(3)PV型分布式电源节点
对于PV型的分布式电源来说，各分布式电源的有功出力和节点电压的幅值为已知的恒定值，具体表达式为：
Figure BDA0002772493880000161
这类型分布式电源节点在状态估计的过程中，处理方式一般有以下两种。
①将其转换成PQ节点：有功功率量测仍然采用已知的有功出力，而无功功率量测可以通过假设该节点的功率因数为0.5或者0.8来计算所得，这样就可将PV节点当做PQ节点处理，但这种处理方式存在准确度较低的问题；
②另一种处理方式是基于下次迭代后所得该节点的电压幅值与已知的电压幅值不匹配的考虑，为了达到估计所得PV节点的电压幅值与已知电压幅值量测量相等的目的，通过采用叠加补偿电流的方法来解决电压不匹配造成的影响，具体的实现步骤参考计算PV节点补偿电流的方法。采用该方式处理的时候有可能会出现在某一次迭代过后计算所得节点的无功功率超出规定范围的情况，那么只需将该节点的无功功率取其规定范围的上限即认为其输出无功功率保持恒定，在此后的迭代计算中，该节点作为恒功率PQ节点进行状态估计，不再考虑由于电压幅值差不匹配所带来的影响。
(4)PI型分布式电源节点
对于PI型的分布式电源来说，各分布式电源的有功输出和额定电流为恒定已知量，而相应的无功功率数值可以由每次迭代所得的电压值、恒定的电流幅值和有功功率计算所得，这样在每次迭代过程中就可将PI型分布式电源节点简化处理为PQ型分布式电源节点，具体表达式为：
Figure BDA0002772493880000162
因此PI节点类型的分布式电源可选择分布式电源节点的有功输出和电流幅值作为该类型下的量测量：
Figure BDA0002772493880000163
其中各分布式电源节点的有功功率量测量的处理方式与PQ型分布式电源节点的有功功率处理方式一致，而在PI节点初始化时，计算该节点所对应的无功功率值，这样该节点类型的分布式电源节点在初始化时便被处理为PQ型分布式电源节点，但在迭代过程中却始终保持为PI型分布式电源节点。
需要注意的是在迭代过程中，PQ(V)和PV节点可能出现无功功率越界的问题，则一律将其转换为PQ节点类型处理，且QL取分布式电源无功功率的上界或者下界，然后对其进行状态估计。
步骤203、根据分布式电源节点的并网方式类型，结合预设的并网方式类型与节点量测参数计算方式的对应关系，通过分布式电源节点的历史运行数据计算分布式电源节点的有功功率参数和无功功率参数。
更具体地，当分布式电源节点的并网类型为直接并网时，则根据分布式电源节点的历史运行数据分别计算分布式电源节点的输出有功功率和输出无功功率，以输出有功功率和输出无功功率作为分布式电源节点的有功功率参数和无功功率参数。
此时该分布式电源节点的伪量测量zDG可选取：
zDG＝[P0,Q0]
式中：P0和Q0分别为该分布式电源节点的输出有功功率和输出无功功率。
当分布式电源节点的并网类型为换流器并网时，则根据分布式电源节点的控制模式类型，结合预设的控制模式类型与节点量测参数计算方式的对应关系，确定与控制模式类型对应的节点量测参数计算方式，以得到分布式电源节点的有功功率参数和无功功率参数。
进一步地，根据分布式电源节点的控制模式类型，结合预设的控制模式类型与节点量测参数计算方式的对应关系，确定与控制模式类型对应的节点量测参数计算方式，以得到分布式电源节点的有功功率参数和无功功率参数具体包括：
当分布式电源节点的并网类型为换流器并网，且分布式电源节点为有功功率—无功功率控制的节点时，则根据分布式电源节点的历史运行数据分别计算分布式电源节点的并网点注入总有功功率和并网点注入总无功功率，以并网点注入总有功功率和并网点注入总无功功率作为分布式电源节点的有功功率参数和无功功率参数。
此时该分布式电源节点的伪量测量zDG可选取：
zDG＝[Pin,Qin]
式中：Pin和Qin分别为该分布式电源的并网点注入总有功功率和并网点注入总无功功率。
当分布式电源节点的并网类型为换流器并网，且分布式电源节点为直流电压—无功功率控制的节点时，则根据分布式电源节点的历史运行数据分别计算分布式电源节点的输出有功功率和并网点注入总无功功率，以输出有功功率和并网点注入总无功功率作为分布式电源节点的有功功率参数和无功功率参数。
此时该分布式电源节点的伪量测量zDG可选取：
zDG＝[P0,Qin]
步骤204、根据充电设施节点的历史运行数据计算充电设施节点的注入总有功功率和注入总无功功率，以注入有功功率和注入无功功率作为充电设施节点的有功功率参数和无功功率参数。
需要说明的是，在对含电动汽车充电设施的配电网进行状态估计时，充电设置节点的功率可以根据历史出力信息通过预测的方法得到，并将该类节点作为PQ节点处理，将充电设施节点根据历史出力信息通过预测方法得到的功率作为伪量测量zEV，具体可表示为：
zEV＝[PEV,QEV]
式中：PEV和QEV分别充电设施并网点的注入有功功率和注入无功功率。
以上为本申请提供的一种配电网抗差状态计算方法的第二个实施例的详细说明，下面为本申请提供的一种配电网抗差状态计算装置的第一个实施例的详细说明。
请参阅图3，本申请第三个实施例提供了与第一个实施例提供的配电网抗差状态计算方法对应的一种配电网抗差状态计算装置，包括：
节点量测参数获取单元301，用于基于配电网的拓扑架构，获取配电网中各个系统节点的节点量测参数，其中，系统节点包括：分布式电源节点和充电设施节点，节点量测参数包括：有功功率参数和无功功率参数；
伪量测量生成单元302，用于基于系统节点的节点量测参数，得到第一伪量测量和第二伪量测量，其中，第一伪量测量为根据分布式电源节点的节点量测参数得到的伪量测量，第二伪量测量为根据充电设施节点的节点量测参数得到的伪量测量；
配电网系统量测量矩阵生成单元303，用于基于第一伪量测量、第二伪量测量和配电网节点量测量，得到配电网系统量测量矩阵，其中，配电网节点量测量为通过配电网的SCADA系统测得的各个系统节点的实际量测量，包括：注入功率量测量、功率潮流量测量和母线电压幅值量测量；
配电网系统状态量矩阵生成单元304，用于基于配电网系统量测量矩阵，计算各个系统节点的节点状态量，并根据节点状态量，结合系统节点的端口状态量，得到配电网系统状态量矩阵，其中，节点状态量和端口状态量包括：电压幅值和相角；
状态估计模型构建单元305，用于基于配电网系统量测量矩阵和量测函数，结合标准化残差的指数型权函数以及零注入量测和不同量测的残差对权函数影响的对应关系，构建指数加权最小二乘状态估计模型，并通过拉格朗日模型解算方式，基于指数加权最小二乘状态估计模型生成抗差状态优化模型，以便于根据抗差状态优化模型的求解结果，得到配电网抗差状态计算结果，量测函数为以配电网系统状态量矩阵为自变量的量测函数。
以上为本申请提供的一种配电网抗差状态计算装置的第一个实施例的详细说明，下面为本申请提供的一种配电网抗差状态计算终端和一种存储介质的详细说明。
本申请第四个实施例提供了一种配电网抗差状态计算终端，包括：存储器和处理器；
存储器用于存储与本申请第一方面的配电网抗差状态计算方法相对应的程序代码；
处理器用于执行程序代码，以实现本申请第一个实施例或第二个实施例提及的配电网抗差状态计算方法。
本申请第五个实施例提供了一种存储介质，存储介质中存储有与本申请第一个实施例或第二个实施例提及的配电网抗差状态计算方法相对应的程序代码。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种配电网抗差状态计算方法，其特征在于，包括：
基于配电网的拓扑架构，获取所述配电网中各个系统节点的节点量测参数，其中，所述系统节点包括：分布式电源节点和充电设施节点，所述节点量测参数包括：有功功率参数和无功功率参数；
基于所述系统节点的节点量测参数，得到第一伪量测量和第二伪量测量，其中，所述第一伪量测量为根据所述分布式电源节点的节点量测参数得到的伪量测量，所述第二伪量测量为根据所述充电设施节点的节点量测参数得到的伪量测量；
基于所述第一伪量测量、所述第二伪量测量和配电网节点量测量，得到配电网系统量测量矩阵，其中，所述配电网节点量测量为通过配电网的SCADA系统测得的各个所述系统节点的实际量测量，所述配电网节点量测量包括：注入功率量测量、功率潮流量测量和母线电压幅值量测量；
基于所述配电网系统量测量矩阵，计算各个所述系统节点的节点状态量，并根据所述节点状态量，结合所述系统节点的端口状态量，得到配电网系统状态量矩阵，其中，所述节点状态量和所述端口状态量均包括：电压幅值和相角；
基于所述配电网系统量测量矩阵和量测函数，结合标准化残差的指数型权函数以及零注入量测和不同量测的残差对权函数影响的对应关系，构建指数加权最小二乘状态估计模型，并通过拉格朗日模型解算方式，基于所述指数加权最小二乘状态估计模型生成抗差状态优化模型，以便于根据所述抗差状态优化模型的求解结果，得到配电网抗差状态计算结果，所述量测函数为以所述配电网系统状态量矩阵为自变量的量测函数。
2.根据权利要求1所述的一种配电网抗差状态计算方法，其特征在于，所述指数加权最小二乘状态估计模型具体为：
Figure FDA0002772493870000011
式中，z为所述配电网系统量测量矩阵，h(x)为所述量测函数，c(x)为基于所述零注入量测和不同量测的残差对权函数影响的对应关系构建的零注入等式约束方程，W为指数型权函数对角阵。
3.根据权利要求1所述的一种配电网抗差状态计算方法，其特征在于，所述系统节点的节点量测参数的计算过程具体包括：
获取分布式电源节点的历史运行数据和充电设施节点的历史运行数据；
根据所述分布式电源节点的并网方式类型，结合预设的并网方式类型与节点量测参数计算方式的对应关系，通过所述分布式电源节点的历史运行数据计算所述分布式电源节点的有功功率参数和无功功率参数；
根据所述充电设施节点的历史运行数据计算所述充电设施节点的注入总有功功率和注入总无功功率，以所述注入有功功率和所述注入无功功率作为所述充电设施节点的有功功率参数和无功功率参数。
4.根据权利要求3所述的一种配电网抗差状态计算方法，其特征在于，所述根据所述分布式电源节点的并网方式类型，结合预设的并网方式类型与节点量测参数计算方式的对应关系，通过所述分布式电源节点的历史运行数据计算所述分布式电源节点的有功功率参数和无功功率参数具体包括：
当所述分布式电源节点的并网类型为直接并网时，则根据所述分布式电源节点的历史运行数据分别计算所述分布式电源节点的输出有功功率和输出无功功率，以所述输出有功功率和输出无功功率作为所述分布式电源节点的有功功率参数和无功功率参数；
当所述分布式电源节点的并网类型为换流器并网时，则根据所述分布式电源节点的控制模式类型，结合预设的控制模式类型与节点量测参数计算方式的对应关系，确定与所述控制模式类型对应的节点量测参数计算方式，以得到所述分布式电源节点的有功功率参数和无功功率参数。
5.根据权利要求4所述的一种配电网抗差状态计算方法，其特征在于，所述当所述分布式电源节点的并网类型为换流器并网时，则根据所述分布式电源节点的控制模式类型，结合预设的控制模式类型与节点量测参数计算方式的对应关系，确定与所述控制模式类型对应的节点量测参数计算方式，以得到所述分布式电源节点的有功功率参数和无功功率参数具体包括：
当所述分布式电源节点的并网类型为换流器并网，且所述分布式电源节点为有功功率—无功功率控制的节点时，则根据所述分布式电源节点的历史运行数据分别计算所述分布式电源节点的并网点注入总有功功率和并网点注入总无功功率，以所述并网点注入总有功功率和所述并网点注入总无功功率作为所述分布式电源节点的有功功率参数和无功功率参数；
当所述分布式电源节点的并网类型为换流器并网，且所述分布式电源节点为直流电压—无功功率控制的节点时，则根据所述分布式电源节点的历史运行数据分别计算所述分布式电源节点的输出有功功率和并网点注入总无功功率，以所述输出有功功率和所述并网点注入总无功功率作为所述分布式电源节点的有功功率参数和无功功率参数。
6.根据权利要求3所述的一种配电网抗差状态计算方法，其特征在于，所述基于获取到的分布式电源节点的历史运行数据和充电设施节点的历史运行数据之后还包括：
当所述分布式电源节点的节点类型为非预设节点类型，则对所述分布式电源节点进行参数转换，将分布式电源节点的历史运行数据转换成预设节点类型对应的历史运行数据。
7.根据权利要求6所述的一种配电网抗差状态计算方法，其特征在于，所述预设节点类型为PQ型。
8.一种配电网抗差状态计算装置，其特征在于，包括：
节点量测参数获取单元，用于基于配电网的拓扑架构，获取所述配电网中各个系统节点的节点量测参数，其中，所述系统节点包括：分布式电源节点和充电设施节点，所述节点量测参数包括：有功功率参数和无功功率参数；
伪量测量生成单元，用于基于所述系统节点的节点量测参数，得到第一伪量测量和第二伪量测量，其中，所述第一伪量测量为根据所述分布式电源节点的节点量测参数得到的伪量测量，所述第二伪量测量为根据所述充电设施节点的节点量测参数得到的伪量测量；
配电网系统量测量矩阵生成单元，用于基于所述第一伪量测量、所述第二伪量测量和配电网节点量测量，得到配电网系统量测量矩阵，其中，所述配电网节点量测量为通过配电网的SCADA系统测得的各个所述系统节点的实际量测量，包括：注入功率量测量、功率潮流量测量和母线电压幅值量测量；
配电网系统状态量矩阵生成单元，用于基于所述配电网系统量测量矩阵，计算各个所述系统节点的节点状态量，并根据所述节点状态量，结合所述系统节点的端口状态量，得到配电网系统状态量矩阵，其中，所述节点状态量和所述端口状态量包括：电压幅值和相角；
状态估计模型构建单元，用于基于所述配电网系统量测量矩阵和量测函数，结合标准化残差的指数型权函数以及零注入量测和不同量测的残差对权函数影响的对应关系，构建指数加权最小二乘状态估计模型，并通过拉格朗日模型解算方式，基于所述指数加权最小二乘状态估计模型生成抗差状态优化模型，以便于根据所述抗差状态优化模型的求解结果，得到配电网抗差状态计算结果，所述量测函数为以所述配电网系统状态量矩阵为自变量的量测函数。
9.一种配电网抗差状态计算终端，其特征在于，包括：存储器和处理器；
所述存储器用于存储与权利要求1至7任意一项所述的配电网抗差状态计算方法相对应的程序代码；
所述处理器用于执行所述程序代码。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有与权利要求1至7任意一项所述的配电网抗差状态计算方法相对应的程序代码。
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