KR20210129453A - Apparatus and method of detecting bad data in power system measurement data - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전력계통 측정 데이터의 불량 데이터 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 전력계통에서 측정한 측정 데이터에서 정규화 잉여 오차 테스트를 이용하여 불량 데이터를 검출 시, 행렬 연산 과정에서 원소가 0이 되는 값을 예측하고, 예측된 이득 행렬의 0(zero) 원소를 제외하고 희소 역행렬을 계산하여 불량 데이터 검출 속도를 향상시키는 전력계통 측정 데이터의 불량 데이터 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for detecting defective data of power system measurement data, and more particularly, when detecting defective data using a normalized residual error test in measured data measured in a power system, when the element is 0 in the matrix operation process The present invention relates to an apparatus and method for detecting bad data of power system measurement data, which predicts a value to be obtained, and calculates a sparse inverse matrix by excluding a zero element of a predicted gain matrix to improve a bad data detection speed.
전력계통의 상태추정은 측정 데이터로부터 전력계통의 현재 상태를 나타낼 수 있는 상태변수인 전압의 크기와 위상을 계산하고, 측정 데이터에 포함된 불량 데이터를 제거하여 EMS 내의 다른 응용프로그램에 정확한 데이터베이스를 제공하는 매우 중요한 기능이다.Estimating the state of the power system calculates the magnitude and phase of voltage, which are state variables that can represent the current state of the power system, from the measured data, and removes the bad data included in the measured data to provide an accurate database to other applications within the EMS. It is a very important function to
일반적으로 전력계통으로부터 측정되는 측정 데이터를 이용하여 전력계통의 상태추정이 이루어질 수 있다. 그러나, 측정 데이터에는 여러 가지 요인으로 인해 불량 데이터가 포함될 수 있고, 불량 데이터에 의해 전력계통의 상태추정은 정확하게 이루어지지 않을 수 있다. 이에 따라, 측정 데이터에 포함된 불량 데이터를 판별하고 검출하는 것은 매우 중요하다.In general, the state of the power system can be estimated using the measurement data measured from the power system. However, the measurement data may include bad data due to various factors, and the state estimation of the power system may not be accurately performed due to the bad data. Accordingly, it is very important to determine and detect defective data included in the measurement data.
측정 데이터에 포함된 불량 데이터를 검출하기 위한 방법 중 하나로 정규화 잉여 오차 테스트(Largest normalized residual tset)가 있다. 정규화 잉여 오차 테스트는 불량 데이터를 정확하게 검출할 수 있는 방법 중 하나이나, 1회 동작 시 하나의 불량 데이터만을 검출하므로 측정 데이터에 다수의 불량 데이터가 포함된 경우 많은 연산 시간이 소요된다.One of the methods for detecting defective data included in the measurement data is a normalized residual error test (largest normalized residual tset). The normalized residual error test is one of the methods for accurately detecting bad data, but since it detects only one bad data during one operation, it takes a lot of computation time when the measured data includes a lot of bad data.
특히, 정규화 잉여 오차 테스트의 과정 중 오차를 정규화하는 과정에서 공분산 행렬을 계산하는데, 계통의 크기와 측정 데이터의 수가 증가할수록 공분산 행렬을 계산하는데 더 많은 연산 시간이 소요된다. 이에 따라, 전력계통의 상태추정을 위한 전체 연산 시간이 증가하게 되는 문제가 있다.In particular, the covariance matrix is calculated in the process of normalizing the error during the normalized residual error test. As the size of the system and the number of measurement data increase, more computation time is required to calculate the covariance matrix. Accordingly, there is a problem in that the total calculation time for estimating the state of the power system is increased.
본 발명은 앞에서 설명한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전력계통에서 측정한 측정 데이터에서 정규화 잉여 오차 테스트를 이용하여 불량 데이터를 검출 시, 행렬 연산 과정에서 원소가 0이 되는 값을 예측하고, 예측된 이득 행렬의 0(zero) 원소를 제외하고 희소 역행렬을 계산하여 불량 데이터 검출 속도를 향상시키는 측정 데이터의 불량 데이터 검출 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above-described problem, and when bad data is detected by using the normalized residual error test in the measured data measured in the power system, the value at which the element becomes 0 is predicted in the matrix operation process, and the predicted gain An object of the present invention is to provide an apparatus and method for detecting bad data of measured data that improve a bad data detection speed by calculating a sparse inverse matrix by excluding zero elements of the matrix.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In addition to the technical problems of the present invention mentioned above, other features and advantages of the present invention will be described below or will be clearly understood by those skilled in the art from such description and description.
앞에서 설명한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 불량 데이터 검출 장치는 전력계통에서 측정되는 측정 데이터를 저장하는 데이터베이스와, 측정 데이터를 이용하여 측정함수 및 측정오차를 계산하고, 자코비안 행렬 및 이득 행렬을 계산하고, 행렬 연산 과정에서 원소가 0이 되는 값을 예측하고, 예측된 이득 행렬의 역행렬의 원소 중 값이 0인 원소를 제외하고 상기 이득 행렬의 희소 역행렬을 계산하고, 계산된 희소 역행렬을 이용하여 공분산 행렬을 계산하고, 불량 데이터를 검출하는 프로세서를 포함할 수 있다.In order to achieve the above-described object, an apparatus for detecting defective data according to an embodiment of the present invention includes a database for storing measurement data measured in a power system, a measurement function and a measurement error using the measurement data, and a Jacobian matrix and Calculates a gain matrix, predicts a value whose element becomes 0 in the process of matrix operation, excludes an element having a value of 0 among elements of the inverse of the predicted gain matrix, and calculates a sparse inverse of the gain matrix, and calculates the calculated sparseness The processor may include a processor that calculates a covariance matrix using the inverse matrix and detects bad data.
또한, 앞에서 설명한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 불량 데이터 검출 방법은 전력계통에서 측정되는 측정 데이터를 이용하여 측정함수 및 측정오차를 계산하는 단계와, 자코비안 행렬 및 이득 행렬을 계산하는 단계와, 행렬 연산 과정에서 원소가 0이 되는 값을 예측하고, 예측된 이득 행렬의 역행렬의 원소 중 값이 0인 원소를 제외하고 상기 이득 행렬의 희소 역행렬을 계산하는 단계와, 계산된 희소 역행렬을 이용하고, 공분산 행렬을 계산하여 불량 데이터를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the method for detecting bad data according to an embodiment of the present invention for achieving the above-described object includes calculating a measurement function and a measurement error using measurement data measured in a power system, and calculating a Jacobian matrix and a gain matrix predicting a value of which an element becomes 0 in a matrix operation process, and calculating a sparse inverse matrix of the gain matrix by excluding an element having a value of 0 among elements of the inverse matrix of the predicted gain matrix; It may include detecting bad data by using an inverse matrix and calculating a covariance matrix.
본 발명의 실시 예에 따른 전력계통 측정 데이터의 불량 데이터 검출 장치 및 방법은 전력계통에서 측정한 측정 데이터에서 정규화 잉여 오차 테스트를 이용하여 불량 데이터를 검출 시, 행렬 연산 과정에서 원소가 0이 되는 값을 예측하고, 예측된 이득 행렬의 0(zero) 원소를 제외하고 희소 역행렬을 계산함으로써 불량 데이터 검출 속도를 향상시킬 수 있다.In the apparatus and method for detecting defective data of power system measurement data according to an embodiment of the present invention, when the defective data is detected using the normalized residual error test in the measured data measured in the electric power system, the element becomes 0 in the matrix operation process. The speed of detecting bad data can be improved by predicting .
또한, 전력계통 상태추정의 실시간 환경 수행을 위한 불량 데이터의 검출 성능 확대로 EMS 내에서 다른 응용프로그램들에 정확한 데이터베이스를 제공하는 역할을 할 수 있다.In addition, it can serve to provide an accurate database to other applications within the EMS by expanding the detection performance of bad data for real-time environment performance of power system state estimation.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.In addition, other features and advantages of the present invention may be newly recognized through embodiments of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전력계통을 측정한 측정 데이터의 불량 데이터 검출 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 불량 데이터 검출 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이득 행렬의 0 원소를 예측하는 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 정규화 잉여 오차 테스트 방법을 이용한 불량 데이터 검출에 있어서, 공분산 행렬의 연산 속도 비교를 위한 시험 계통의 규모를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 정규화 잉여 오차 테스트 방법을 이용한 불량 데이터 검출을 위한 공분산 행렬의 연산 속도의 비교 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 불량 데이터 검출 방법을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a system for detecting defective data of measured data measured in a power system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an apparatus for detecting bad data according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating prediction of
4 is a diagram illustrating the scale of a test system for comparing the operation speed of a covariance matrix in detecting bad data using the normalized residual error test method according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a comparison result of a calculation speed of a covariance matrix for detecting bad data using a normalized residual error test method according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a method for detecting bad data according to an embodiment of the present invention.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are given to the same or similar elements throughout the specification.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Although not defined otherwise, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Commonly used terms defined in the dictionary are additionally interpreted as having a meaning consistent with the related technical literature and the presently disclosed content, and unless defined, they are not interpreted in an ideal or very formal meaning.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. However, the present invention may be embodied in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전력계통을 측정한 측정 데이터의 불량 데이터 검출 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a system for detecting defective data of measured data measured in a power system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전력계통을 측정한 측정 데이터의 불량 데이터 검출 시스템(1000)은 전력계통(100) 및 불량 데이터 검출 장치(200)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a
불량 데이터 검출 장치(200)는 센서, PMU(phasor measurement unit), FRTU(feeder remote terminal unit) 등에 의해 전력계통(100)에서 측정되는 측정 데이터를 수집하고, 저장할 수 있다. 불량 데이터 검출 장치(200)는 전력계통(100)에서 측정되는 측정 데이터에 포함된 불량 데이터를 검출할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 불량 데이터 검출 장치(200)는 정규화 잉여 오차 테스트(largest normalized residual test)를 이용하여 불량 데이터를 검출할 수 있다. 정규화 잉여 오차 테스트는 불량 데이터의 검출을 위해 동작 시, 하나의 불량 데이터만을 검출하므로 불량 데이터가 검출되지 않을 때까지 정규화 잉여 오차 테스트를 여러 번 수행하여야 한다. 이에 따라, 모든 불량 데이터를 검출하기 위해서는 많이 시간이 소요될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따르면 정규화 잉여 오차 테스트의 일 과정 중 이득행렬의 역행렬을 계산하는 과정에서 이득 행렬의 원소 중 0인 원소를 예상하고, 예상된 원소를 제외하고 이득 행렬의 역행렬을 계산할 수 있다. 이로 인해, 불량 데이터의 검출 시간이 감소될 수 있다.The bad
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 불량 데이터 검출 장치를 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating an apparatus for detecting bad data according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 불량 데이터 검출 장치(200)는 데이터베이스(210) 및 프로세서(220)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , an
데이터베이스(210)는 전력계통(100)에서 측정된 측정 데이터를 저장할 수 있다. The
프로세서(220)는 정규화 잉여 오차 테스트를 이용하여 데이터베이스(210)에 저장된 측정 데이터 중 불량 데이터를 검출할 수 있다.The
구체적으로, 프로세서(220)는 정규화 잉여 오차 테스트를 수행하기 위해 측정함수 및 측정오차를 계산할 수 있다. 프로세서(220)는 전력계통(100)의 상태추정에 있어 선형화된 상태변수와 측정 데이터 사이의 관계식을 수학식 1을 통해 계산할 수 있다.Specifically, the
[수학식 1][Equation 1]
여기서, 는 선형화된 측정 데이터의 벡터이고, 는 측정 함수의 자코비안 행렬이고, 는 선형화된 상태변수이고, 는 측정 에러를 나타낼 수 있다. 상기 수학식 1은 데이터베이스(210)에 저장되어 있을 수 있고, 프로세서(220)는 선형화된 상태변수와 측정 데이터 사이의 관계식을 계산하기 위해 데이터베이스(210)로부터 수학식 1을 리드하고, 리드된 수학식 1을 통해 선형화된 상태변수와 측정 데이터 사이의 관계식을 계산할 수 있다.here, is a vector of linearized measurement data, is the Jacobian matrix of the measurement function, is a linearized state variable, may indicate a measurement error.
프로세서(220)는 가중 최소제곱법을 적용하여 상태변수를 추정할 수 있다. 가중 최소제곱법은 선형회귀 분석에서 등분산성이 만족하지 않는 경우, 즉, 잔차의 분산이 일정하다는 최소 제곱법 가정이 어긋나는 경우 올바른 가중치를 사용하여 가중된 잔차 제곱합을 최소화함으로써 분산이 일정한 잔차를 생성하는 것일 수 있다. 프로세서(220)는 수학식 2를 통해 상태변수를 추정할 수 있다.The
[수학식 2][Equation 2]
여기서, 는 추정된 상태변수이고, 는 측정 함수의 자코비안 행렬이고, 은 측정 데이터의 분산 행렬이고, 는 측정 데이터와 측정함수의 오차일 수 있다. 상기 수학식 2는 데이터베이스(210)에 저장되어 있을 수 있고, 프로세서(220)는 상태변수를 추정하기 위해 데이터베이스(210)로부터 수학식 2를 리드하고, 리드된 수학식 2를 통해 상태변수를 추정할 수 있다.here, is the estimated state variable, is the Jacobian matrix of the measurement function, is the variance matrix of the measurement data, may be an error between the measurement data and the measurement function. Equation 2 may be stored in the
또한, 프로세서(220)는 추정된 상태변수를 통해 측정 데이터의 벡터를 추정할 수 있다. 프로세서(220)는 수학식 3을 통해 측정 데이터의 벡터를 추정할 수 있다.Also, the
[수학식 3][Equation 3]
여기서, 는 추정된 측정 데이터의 벡터 또는 추정된 측정 데이터와 측정함수의 오차이고, 는 측정 함수의 자코비안 행렬이고, 는 추정된 상태변수이고, 는 측정 데이터와 측정함수의 오차이고, 는 일 수 있다. 상기 수학식 3은 데이터베이스(210)에 저장되어 있을 수 있고, 프로세서(220)는 측정 데이터를 추정하기 위해 데이터베이스(210)로부터 수학식 3을 리드하고, 리드된 수학식 3을 통해 측정 데이터를 추정할 수 있다.here, is the vector of the estimated measurement data or the error between the estimated measurement data and the measurement function, is the Jacobian matrix of the measurement function, is the estimated state variable, is the error between the measurement data and the measurement function, Is can be Equation 3 may be stored in the
또한, 프로세서(220)는 수학식 4를 통해 측정 오차를 계산할 수 있다.Also, the
[수학식 4][Equation 4]
여기서, 은 측정 데이터와 추정된 측정 데이터 간의 측정 오차이고, 는 일 수 있다. 즉, 는 측정 에러에 대한 측정 오차의 민감도를 나타내는 오차 민감도 행렬일 수 있다.here, is the measurement error between the measurement data and the estimated measurement data, Is can be in other words, may be an error sensitivity matrix indicating the sensitivity of the measurement error to the measurement error.
또한, 프로세서(220)는 수학식 5를 통해 공분산 행렬을 계산할 수 있다. Also, the
예컨대, 공분산 행렬은 2 이상의 변량들에서 다수의 변량 값들 간의 공분산 또는 상관계수들을 행렬로 표현한 것일 수 있다.For example, the covariance matrix may be a matrix expressing covariance or correlation coefficients between a plurality of variable values in two or more variables.
[수학식 5][Equation 5]
여기서, 은 공분산 행렬일 수 있다.here, may be a covariance matrix.
한편, 정규화 잉여 오차 테스트의 연산 속도는 측정 오차의 정규화를 수행할 때 계산되어야 하는 공분산 행렬의 계산에 소모되는 시간에 따라 결정될 수 있다. 공분산 행렬을 계산하는 수학식 5는 수학식 6과 같을 수 있다.Meanwhile, the operation speed of the normalized residual error test may be determined according to the time consumed in the calculation of the covariance matrix to be calculated when normalizing the measurement error. Equation 5 for calculating the covariance matrix may be the same as Equation 6.
[수학식 6][Equation 6]
여기서, 는 이득 행렬로, 일 수 있다. 는 대칭 행렬일 수 있고, 각 행의 원소가 0이 아닌 원소의 개소가 극히 적은 희소 행렬일 수 있다. 일반적으로 희소 행렬의 역행렬은 모든 원소가 0이 아닌 원소를 가지는 밀도 행렬이 될 수 있다. 이에 따라, 수학식 6을 이용하여 공분산 행렬을 계산하는 경우, 희소 행렬의 역행렬을 계산하는 데 많은 시간이 소요될 수 있다.here, is the gain matrix, can be may be a symmetric matrix, and may be a sparse matrix in which the number of non-zero elements in each row is extremely small. In general, the inverse of a sparse matrix can be a density matrix in which every element has a non-zero element. Accordingly, when calculating the covariance matrix using Equation 6, it may take a lot of time to calculate the inverse of the sparse matrix.
본 발명의 실시 예에 따르면, 프로세서(220)는 자코비안 행렬( )과, 이득 행렬( )의 희소성을 이용하여 이득 행렬의 역행렬을 계산하기 위해 이득 행렬의 역행렬에서 0인 원소를 예측하고, 예측된 원소를 제외하고 희소 행렬의 역행렬을 계산함으로써 희소 행렬의 역행렬을 더 빠른 시간 내에 계산하도록 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
즉, 프로세서(220)는 공분산 행렬의 원소를 계산하기 위해 이득 행렬의 역행렬에 대한 모든 원소를 계산할 필요가 없다. 즉, 프로세서(220)는 이득 행렬의 역행렬의 원소 위치는 를 계산한 결과 0이 아닌 원소를 가지는 위치만을 선택하여 계산할 수 있다. 이득 행렬의 역행렬에서 0이 아닌 원소를 가지는 위치는 이득 행렬에서 0이 아닌 원소를 가지는 위치와 동일한 위치일 수 있다. 이에 따라, 전력계통(100)의 상태추정 연산 과정에서 메모리의 소모를 감소하고, 연산속도의 향상을 위해 2차원 희소 행렬을 1차원의 벡터로 표현하여 저장되어 있으므로 벡터화를 따로 수행하지 않아도 될 수 있다. That is, the
정규화 잉여 오차 테스트를 수행하기 위해서는 공분산 행렬( )의 대각선의 원소만이 필요할 수 있다. 이에 따라, 프로세서(220)는 수학식 6을 기초로 공분산 행렬의 대각선의 원소를 추출할 수 있다. 즉, 프로세서(220)는 수학식 7을 통해 공분산 행렬의 원소를 계산할 수 있다.To perform the normalized residual error test, the covariance matrix ( ) may only be needed on the diagonal of Accordingly, the
[수학식 7][Equation 7]
여기서, m은 측정 데이터의 수이고, n은 상태변수의 개수, , 는 자코비안 행렬에서 0이 아닌(non-zero) 원소이고, 는 이득 행렬의 역행렬의 원소일 수 있다.where m is the number of measured data, n is the number of state variables, , is a non-zero element in the Jacobian matrix, may be an element of the inverse of the gain matrix.
프로세서(220)는 공분산 행렬을 이용하여 측정 데이터 셋에 포함된 불량 데이터를 검출할 수 있다.The
프로세서(220)는 전력계통(100)의 상태추정 후, 각 측정 데이터 및 추정된 상태변수를 이용하여 계산된 측정 함수 사이의 측정 오차 벡터를 계산할 수 있다. 프로세서(220)는 수학식 8을 통해 측정 오차 벡터를 계산할 수 있다.After estimating the state of the
[수학식 8][Equation 8]
여기서, 는 i번째 측정 데이터와 측정 함수 사이의 측정 오차이고, 는 i번째 측정 데이터이고, 는 i번째 측정 데이터의 측정 함수이고, 는 추정된 상태변수 벡터일 수 있다.here, is the measurement error between the i-th measurement data and the measurement function, is the i-th measurement data, is the measurement function of the i-th measurement data, may be an estimated state variable vector.
프로세서(220)는 계산된 측정 오차에 대하여 정규화를 수행할 수 있다. 프로세서(220)는 수학식 9를 통해 측정 오차의 정규화를 수행할 수 있다.The
[수학식 9][Equation 9]
여기서, 는 정규화된 측정 오차이고, 는 i번째 측정 데이터에 대한 공분산일 수 있다.here, is the normalized measurement error, may be a covariance with respect to the i-th measurement data.
프로세서(220)는 정규화된 측정 오차 값이 일정 크기 이상인 경우, 해당 데이터셋에 불량 데이터가 포함된 것으로 판단하고, 해당 측정 오차 값을 가지는 데이터를 불량 데이터로 판단하여 제거할 수 있다.When the normalized measurement error value is greater than or equal to a certain size, the
예컨대, 프로세서(220)는 정규화된 측정 오차 값 중 를 만족하는 측정 데이터가 있을 경우 불량 데이터가 측정 데이터 셋에 포함된 것이므로, 측정 데이터 셋에서 k번째 측정 데이터를 제거할 수 있다.For example, the
한편, 프로세서(220)는 정규화된 측정 오차 값 중 를 만족하는 측정 데이터가 없을 경우 불량 데이터가 측정 데이터 셋에 포함되지 않은 것이므로, 불량 데이터 처리를 종료할 수 있다.On the other hand, the
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자코비안 행렬의 희소성을 이용하여 이득 행렬의 역행렬 계산시, 0 원소를 예측하는 것을 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating prediction of
도 3을 참조하면, 프로세서(220)는 자코비안 행렬( )과, 이득 행렬( )의 희소성을 이용하여 이득 행렬의 역행렬 계산에서 계산할 필요가 없는 0인 원소를 예측할 수 있다. 프로세서(220)는 0인 것으로 예측된 원소를 제외하고 희소 행렬의 역행렬을 계산할 수 있다.3, the
예컨대, 프로세서(220)는 측정 데이터가 6개이고, 상태변수가 3개인 전력계통(100)에 대한 자코비안 행렬( )에서 를 계산한 결과 0이 아닌 원소를 가지는 위치를 선택할 수 있다. 여기서, 자코비안 행렬의 0이 아닌 원소는 행렬의 원소 기호 로 나타낼 수 있다.For example, the
프로세서(220)는 수학식 7을 통해 공분산 행렬의 원소를 계산할 수 있다.The
[수학식 7][Equation 7]
여기서, m은 측정 데이터의 수이고, n은 상태변수의 개수, , 는 자코비안 행렬에서 0이 아닌(non-zero) 원소이고, 는 이득 행렬의 역행렬의 원소일 수 있다.where m is the number of measured data, n is the number of state variables, , is a non-zero element in the Jacobian matrix, may be an element of the inverse of the gain matrix.
프로세서(220)는 를 계산한 결과 이득 행렬의 역행렬 계산에서 0이 아닌 원소를 가지는 위치만을 선택하여 이득 행렬의 희소 역행렬의 원소 위치를 선택할 수 있다. 이득 행렬의 역행렬에서 0이 아닌 원소를 가지는 위치는 이득 행렬에서 0이 아닌 원소를 가지는 위치와 동일한 위치일 수 있다.The
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 정규화 잉여 오차 테스트 방법을 이용한 불량 데이터 검출에 있어서, 공분산 행렬의 연산 속도 비교를 위한 시험 계통의 규모를 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating the scale of a test system for comparing the operation speed of a covariance matrix in detecting bad data using the normalized residual error test method according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따라 이득 행렬의 역행렬을 계산 시, 계산할 필요가 없는 0인 원소를 가지는 위치를 예측하고, 예측된 위치의 원소를 제외하고, 다른 원소들만을 이용하여 역행렬을 계산할 때의 연산 속도의 확인할 수 있다. Referring to FIG. 4 , when calculating the inverse matrix of the gain matrix according to an embodiment of the present invention, a position having an element of 0 that does not need to be calculated is predicted, and only other elements are used except for the element at the predicted position. You can check the operation speed when calculating the inverse matrix.
본 발명의 실시 예에 따라 이득 행렬의 역행렬 계산 시, 0인 원소를 제외하고, 다른 원소만을 이용하여 역행렬을 계산할 때, 계통의 규모에 따른 불량 데이터 검출을 위한 공분산 행렬 연산 시간을 비교하기 위해 다양한 크기의 시험계통을 사용할 수 있다.When calculating the inverse matrix of the gain matrix according to an embodiment of the present invention, when calculating the inverse matrix using only other elements, excluding the zero element, to compare the covariance matrix operation time for detecting bad data according to the scale A test system of any size may be used.
예컨대, 제1계통(IEEE 14)을 이용하여 역행렬을 계산하는 경우, 시험계통은 14개의 모선, 20개의 선로로 구성되고, 측정 데이터는 총 82개가 사용될 수 있다. 여기서, 시험계통의 측정 데이터는 조류계산을 통해 계산된 모든 모선의 전압 크기와 주입 전력 및 선로 조류전력일 수 있다. 시험계통의 상태변수는 총 27개이며, 연산 과정에서 사용되는 자코비안 행렬은 크기가 82×27 차원의 행렬, 이득 행렬은 크기가 27×27 차원의 행렬, 공분산 행렬은 크기가 82×82 차원의 행렬일 수 있다. For example, when calculating the inverse matrix using the first system (IEEE 14), the test system consists of 14 busbars and 20 lines, and a total of 82 measurement data can be used. Here, the measurement data of the test system may be the voltage magnitude and injection power of all busbars calculated through the tidal current calculation, and the line tidal current power. There are a total of 27 state variables in the test system. The Jacobian matrix used in the calculation process has a size of 82×27 dimensions, the gain matrix has a size of 27×27 dimensions, and the covariance matrix has a size of 82×82 dimensions. may be a matrix of
또한, 제2계통(IEEE 30)을 이용하여 역행렬을 계산하는 경우, 시험계통은 30개의 모선, 41개의 선로로 구성되고, 측정 데이터는 총 172개가 사용될 수 있다. 여기서, 시험계통의 측정 데이터는 조류계산을 통해 계산된 모든 모선의 전압 크기와 주입 전력 및 선로 조류전력일 수 있다. 시험계통의 상태변수는 총 81개이며, 연산 과정에서 사용되는 자코비안 행렬은 크기가 172×81 차원의 행렬, 이득 행렬은 크기가 81×81 차원의 행렬, 공분산 행렬은 크기가 172×172 차원의 행렬일 수 있다. In addition, when calculating the inverse matrix using the second system (IEEE 30), the test system consists of 30 busbars and 41 lines, and a total of 172 measurement data can be used. Here, the measurement data of the test system may be the voltage magnitude and injection power of all busbars calculated through the tidal current calculation, and the line tidal current power. There are a total of 81 state variables in the test system. The Jacobian matrix used in the calculation process has a size of 172×81, the gain matrix has a size of 81×81, and the covariance matrix has a size of 172×172. may be a matrix of
또한, 제3계통(IEEE 57)을 이용하여 역행렬을 계산하는 경우, 시험계통은 57개의 모선, 80개의 선로로 구성되고, 측정 데이터는 총 331개가 사용될 수 있다. 여기서, 시험계통의 측정 데이터는 조류계산을 통해 계산된 모든 모선의 전압 크기와 주입 전력 및 선로 조류전력일 수 있다. 시험계통의 상태변수는 총 113개이며, 연산 과정에서 사용되는 자코비안 행렬은 크기가 331×113 차원의 행렬, 이득 행렬은 크기가 113×113 차원의 행렬, 공분산 행렬은 크기가 331×331 차원의 행렬일 수 있다. In addition, when calculating the inverse matrix using the third system (IEEE 57), the test system consists of 57 busbars and 80 lines, and a total of 331 measurement data can be used. Here, the measurement data of the test system may be the voltage magnitude and injection power of all busbars calculated through the tidal current calculation, and the line tidal current power. There are a total of 113 state variables in the test system. The Jacobian matrix used in the calculation process has a size of 331×113 dimensions, the gain matrix has a size of 113×113 dimensions, and the covariance matrix has a size of 331×331 dimensions. may be a matrix of
또한, 제4계통(IEEE 118)을 이용하여 역행렬을 계산하는 경우, 시험계통은 118개의 모선, 186개의 선로로 구성되고, 측정 데이터는 총 726개가 사용될 수 있다. 여기서, 시험계통의 측정 데이터는 조류계산을 통해 계산된 모든 모선의 전압 크기와 주입 전력 및 선로 조류전력일 수 있다. 시험계통의 상태변수는 총 235개이며, 연산 과정에서 사용되는 자코비안 행렬은 크기가 726×235 차원의 행렬, 이득 행렬은 크기가 235×235 차원의 행렬, 공분산 행렬은 크기가 726×726 차원의 행렬일 수 있다. In addition, when calculating the inverse matrix using the fourth system (IEEE 118), the test system consists of 118 busbars and 186 lines, and a total of 726 measurement data can be used. Here, the measurement data of the test system may be the voltage magnitude and injection power of all busbars calculated through the tidal current calculation, and the line tidal current power. There are a total of 235 state variables in the test system. The Jacobian matrix used in the calculation process has a size of 726×235, the gain matrix has a size of 235×235, and the covariance matrix has a size of 726×726. may be a matrix of
또한, 제5계통(IEEE 300)을 이용하여 역행렬을 계산하는 경우, 시험계통은 300개의 모선, 411개의 선로로 구성되고, 측정 데이터는 총 1,722개가 사용될 수 있다. 여기서, 시험계통의 측정 데이터는 조류계산을 통해 계산된 모든 모선의 전압 크기와 주입 전력 및 선로 조류전력일 수 있다. 시험계통의 상태변수는 총 599개이며, 연산 과정에서 사용되는 자코비안 행렬은 크기가 1722×599 차원의 행렬, 이득 행렬은 크기가 599×599 차원의 행렬, 공분산 행렬은 크기가 1722×1722 차원의 행렬일 수 있다. In addition, when calculating the inverse matrix using the fifth system (IEEE 300), the test system consists of 300 busbars and 411 lines, and a total of 1,722 measurement data can be used. Here, the measurement data of the test system may be the voltage magnitude and injection power of all busbars calculated through the tidal current calculation, and the line tidal current power. There are a total of 599 state variables in the test system. The Jacobian matrix used in the calculation process has a size of 1722×599, the gain matrix has a size of 599×599, and the covariance matrix has a size of 1722×1722. may be a matrix of
또한, 제6계통(KEPCO 2191)을 이용하여 역행렬을 계산하는 경우, 시험계통은 2,191개의 모선, 3,563개의 선로로 구성되고, 측정 데이터는 총 13,699개가 사용될 수 있다. 여기서, 시험계통의 측정 데이터는 조류계산을 통해 계산된 모든 모선의 전압 크기와 주입 전력 및 선로 조류전력일 수 있다. 시험계통의 상태변수는 총 4,381개이며, 연산 과정에서 사용되는 자코비안 행렬은 크기가 13,699×4,381 차원의 행렬, 이득 행렬은 크기가 4,381×4,381 차원의 행렬, 공분산 행렬은 크기가 13,699×13,699 차원의 행렬일 수 있다. In addition, when calculating the inverse matrix using the 6th system (KEPCO 2191), the test system consists of 2,191 busbars and 3,563 lines, and a total of 13,699 measured data can be used. Here, the measurement data of the test system may be the voltage magnitude and injection power of all busbars calculated through the tidal current calculation, and the line tidal current power. There are a total of 4,381 state variables in the test system. The Jacobian matrix used in the calculation process has a size of 13,699×4,381 dimensions, the gain matrix has a size of 4,381×4,381 dimensions, and the covariance matrix has a size of 13,699×13,699 dimensions. may be a matrix of
이에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따라 계통 규모의 증가에 따라 이득 행렬의 역행렬 계산에서 0인 원소를 제외하고, 다른 원소들만을 이용하여 역행렬을 계산할 때의 연산 속도를 확인할 수 있다. Accordingly, according to an embodiment of the present invention, it is possible to check the operation speed when calculating the inverse matrix by using only other elements except for the
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 정규화 잉여 오차 테스트 방법을 이용한 불량 데이터 검출을 위한 공분산 행렬의 연산 속도의 비교 결과를 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating a comparison result of a calculation speed of a covariance matrix for detecting bad data using a normalized residual error test method according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, (a)는 본 발명의 실시 예에 따라 공분산 행렬을 연산했을 때의 연산 수행 시간을 나타내고, (b)는 종래의 기술을 통해 공분산 행렬을 연산했을 때의 연산 수행 시간을 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 5 , (a) shows the operation execution time when the covariance matrix is calculated according to an embodiment of the present invention, and (b) is the operation execution time when the covariance matrix is calculated through the conventional technique. can indicate
종래의 기술은 전진/후진 대입법을 이용하여 정규화 잉여 오차 테스트를 수행하는 것일 수 있다. 또한, x축의 경우 계통의 크기를 나타낼 수 있고, y축의 경우 시간(초)을 나타낼 수 있다.A conventional technique may be to perform a normalized residual error test using forward/backward substitution. In addition, the x-axis may represent the size of the system, and the y-axis may represent time (seconds).
본 발명의 실시 예에 따라 공분산 행렬을 연산하는 경우, 공분산 행렬을 연산 시 이득 행렬의 역행렬 계산시 계산이 필요 없는 0인 원소를 예측하고, 예측된 원소를 제외하고 연산을 수행함으로써, 전진/후진 대입법을 이용하여 정규화 잉여 오차 테스트를 수행하는 것보다 연산 시간이 감소될 수 있다. 또한, 계통의 크기가 더 커질수록 불량 데이터를 검출하는 연산 시간의 차이는 점점 더 커질 수 있다.When calculating the covariance matrix according to an embodiment of the present invention, when calculating the covariance matrix, when calculating the inverse of the gain matrix, predicting an element of 0 that does not need calculation, and performing the operation except for the predicted element, forward/backward The computation time can be reduced compared to performing the normalized residual error test using the substitution method. In addition, as the size of the system increases, the difference in the calculation time for detecting bad data may gradually increase.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 불량 데이터 검출 방법을 나타내는 도면이다.6 is a diagram illustrating a method for detecting bad data according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 프로세서(220)는 전력계통(100)으로부터 수집되는 측정 데이터를 기초로 측정함수 및 측정오차를 계산할 수 있다(S100).Referring to FIG. 6 , the
프로세서(220)는 전력계통(100)의 상태추정에 있어 선형화된 상태변수와 측정 데이터 사이의 관계식을 수학식 1을 통해 계산할 수 있다.The
[수학식 1][Equation 1]
여기서, 는 선형화된 측정 데이터의 벡터이고, 는 측정 함수의 자코비안 행렬이고, 는 선형화된 상태변수이고, 는 측정 에러를 나타낼 수 있다. here, is a vector of linearized measurement data, is the Jacobian matrix of the measurement function, is a linearized state variable, may indicate a measurement error.
프로세서(220)는 가중 최소제곱법을 적용하여 상태변수를 추정할 수 있다. 프로세서(220)는 수학식 2를 통해 상태변수를 추정할 수 있다.The
[수학식 2][Equation 2]
여기서, 는 추정된 상태변수이고, 는 측정 함수의 자코비안 행렬이고, 은 측정 데이터의 분산 행렬이고, 는 측정 데이터와 측정함수의 오차일 수 있다.here, is the estimated state variable, is the Jacobian matrix of the measurement function, is the variance matrix of the measurement data, may be an error between the measurement data and the measurement function.
프로세서(220)는 추정된 상태변수를 통해 측정 데이터의 벡터를 추정할 수 있다. 프로세서(220)는 수학식 3을 통해 측정 데이터의 벡터를 추정할 수 있다.The
[수학식 3][Equation 3]
여기서, 는 추정된 측정 데이터의 벡터 또는 추정된 측정 데이터와 측정함수의 오차이고, 는 측정 함수의 자코비안 행렬이고, 는 추정된 상태변수이고, 는 측정 데이터와 측정함수의 오차이고, 는 일 수 있다.here, is the vector of the estimated measurement data or the error between the estimated measurement data and the measurement function, is the Jacobian matrix of the measurement function, is the estimated state variable, is the error between the measurement data and the measurement function, Is can be
프로세서(220)는 수학식 4를 통해 측정 오차를 계산할 수 있다.The
[수학식 4][Equation 4]
여기서, 은 측정 데이터와 추정된 측정 데이터 간의 측정 오차이고, 는 일 수 있다. 즉, 는 측정 에러에 대한 측정 오차의 민감도를 나타내는 오차 민감도 행렬일 수 있다.here, is the measurement error between the measurement data and the estimated measurement data, Is can be in other words, may be an error sensitivity matrix indicating the sensitivity of the measurement error to the measurement error.
프로세서(220)는 이득 행렬의 역행렬을 계산하기 위해 이득 행렬의 역행렬에서 0인 원소를 예측하고, 예측된 0인 원소를 제외하고 이득 행렬의 역행렬을 계산할 수 있다(S200). 프로세서(220)는 프로세서(220)는 이득 행렬의 역행렬의 원소 위치는 를 계산한 결과 0이 아닌 원소를 가지는 위치만을 선택하여 계산할 수 있다. 이득 행렬의 역행렬에서 0이 아닌 원소를 가지는 위치는 이득 행렬에서 0이 아닌 원소를 가지는 위치와 동일한 위치일 수 있다. The
프로세서(220)는 자코비안 행렬( )과, 이득 행렬( )의 희소성을 이용하여 이득 행렬의 역행렬을 계산하기 위해 이득 행렬의 역행렬에서 0인 원소를 예측하고, 예측된 원소를 제외하고 희소 행렬의 역행렬을 계산함으로써 희소 행렬의 역행렬을 더 빠른 시간 내에 계산하도록 할 수 있다.The
프로세서(220)는 측정 데이터의 공분산 행렬을 계산할 수 있다(S300). 프로세서(220)는 공분산 행렬을 이용하여 측정 데이터 셋에 포함된 불량 데이터를 검출할 수 있다. 프로세서(220)는 수학식 8을 통해 공분산 행렬을 계산할 수 있다.The
[수학식 6][Equation 6]
여기서, 는 이득 행렬로, 일 수 있다. 는 대칭 행렬일 수 있고, 각 행의 원소가 0이 아닌 원소의 개소가 극히 적은 희소 행렬일 수 있다. 일 수 있다. here, is the gain matrix, can be may be a symmetric matrix, and may be a sparse matrix in which the number of non-zero elements in each row is extremely small. can be
정규화 잉여 오차 테스트를 수행하기 위해서는 공분산 행렬( )의 대각선의 원소만이 필요할 수 있다. 이에 따라, 프로세서(220)는 수학식 9를 통해 공분산 행렬의 원소를 계산할 수 있다.To perform the normalized residual error test, the covariance matrix ( ) may only be needed on the diagonal of Accordingly, the
[수학식 7][Equation 7]
여기서, m은 측정 데이터의 수이고, n은 상태변수의 개수, , 는 자코비안 행렬에서 0이 아닌(non-zero) 원소이고, 는 이득 행렬의 역행렬의 원소일 수 있다.where m is the number of measured data, n is the number of state variables, , is a non-zero element in the Jacobian matrix, may be an element of the inverse of the gain matrix.
프로세서(220)는 전력계통(100)의 상태추정 후, 각 측정 데이터 및 추정된 상태변수를 이용하여 계산된 측정 함수 사이의 측정 오차 벡터를 계산할 수 있다. 프로세서(220)는 수학식 8을 통해 측정 오차 벡터를 계산할 수 있다.After estimating the state of the
[수학식 8][Equation 8]
여기서, 는 i번째 측정 데이터와 측정 함수 사이의 측정 오차이고, 는 i번째 측정 데이터이고, 는 i번째 측정 데이터의 측정 함수이고, 는 추정된 상태변수 벡터일 수 있다.here, is the measurement error between the i-th measurement data and the measurement function, is the i-th measurement data, is the measurement function of the i-th measurement data, may be an estimated state variable vector.
프로세서(220)는 측정 데이터를 정규화할 수 있다(S400). 계산된 측정 오차에 대하여 정규화를 수행할 수 있다. 프로세서(220)는 수학식 9를 통해 측정 오차의 정규화를 수행할 수 있다.The
[수학식 9][Equation 9]
여기서, 는 정규화된 측정 오차이고, 는 i번째 측정 데이터에 대한 공분산일 수 있다.here, is the normalized measurement error, may be a covariance with respect to the i-th measurement data.
프로세서(220)는 정규화된 측정 오차 값의 크기를 기초로 불량 데이터를 판단할 수 있다(S500). 프로세서(220)는 정규화된 측정 오차 값이 일정 크기 이상인 경우, 해당 데이터셋에 불량 데이터가 포함된 것으로 판단하고, 해당 측정 오차 값을 가지는 데이터를 불량 데이터로 판단하여 제거할 수 있다.The
예컨대, 프로세서(220)는 정규화된 측정 오차 값 중 를 만족하는 측정 데이터가 있을 경우 불량 데이터가 측정 데이터 셋에 포함된 것이므로, 측정 데이터 셋에서 k번째 측정 데이터를 제거할 수 있다.For example, the
한편, 프로세서(220)는 정규화된 측정 오차 값 중 를 만족하는 측정 데이터가 없을 경우 불량 데이터가 측정 데이터 셋에 포함되지 않은 것이므로, 불량 데이터 처리를 종료할 수 있다.On the other hand, the
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면 전력계통에서 측정한 측정 데이터에서 정규화 잉여 오차 테스트를 이용하여 불량 데이터를 검출 시, 행렬 연산 과정에서 원소가 0이 되는 값을 예측하고, 예측된 이득 행렬의 0(zero) 원소를 제외하고 희소 역행렬을 계산하여 불량 데이터 검출 속도를 향상시키는 측정 데이터의 불량 데이터 검출 장치 및 방법을 실현할 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, when bad data is detected using the normalized residual error test in the measured data measured in the power system, the value at which the element becomes 0 is predicted in the matrix operation process, and the predicted gain It is possible to realize an apparatus and method for detecting bad data of measurement data, which improves the speed of detecting bad data by calculating a sparse inverse matrix by excluding zero elements of the matrix.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains should understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics thereof, so the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. only do The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. .
100: 전력계통
200: 불량 데이터 검출 장치
210: 데이터베이스
220: 프로세서100: power system
200: bad data detection device
210: database
220: processor
Claims (24)
상기 측정 데이터를 이용하여 측정함수 및 측정오차를 계산하고, 자코비안 행렬 및 이득 행렬을 계산하고, 행렬 연산 과정에서 원소가 0이 되는 값을 예측하고, 예측된 이득 행렬의 역행렬의 원소 중 값이 0인 원소를 제외하고 상기 이득 행렬의 희소 역행렬을 계산하고, 계산된 희소 역행렬을 이용하여 공분산 행렬을 계산하고, 불량 데이터를 검출하는 프로세서를 포함하는 불량 데이터 검출 장치.
a database for storing measurement data measured in the power system;
The measurement function and measurement error are calculated using the measurement data, the Jacobian matrix and the gain matrix are calculated, the value of which the element becomes 0 in the matrix operation process is predicted, and the value among the elements of the inverse matrix of the predicted gain matrix is and a processor for calculating a sparse inverse matrix of the gain matrix excluding an element equal to 0, calculating a covariance matrix using the calculated sparse inverse matrix, and detecting bad data.
상기 프로세서는 전력계통의 상태추정에 있어 선형화된 측정 데이터의 벡터를 하기 수학식을 통해 계산하고,
[수학식]
는 선형화된 측정 데이터의 벡터이고, 는 측정 함수의 자코비안 행렬이고, 는 선형화된 상태변수이고, 는 측정 에러인 불량 데이터 검출 장치.
According to claim 1,
The processor calculates a vector of linearized measurement data in the state estimation of the power system through the following equation,
[Equation]
is a vector of linearized measurement data, is the Jacobian matrix of the measurement function, is a linearized state variable, is a bad data detection device that is a measurement error.
상기 프로세서는 하기 수학식을 통해 상태변수를 추정하고,
[수학식]
는 추정된 상태변수이고, 는 측정 함수의 자코비안 행렬이고, 은 측정 데이터의 분산 행렬이고, 는 측정 데이터와 측정함수의 오차인 불량 데이터 검출 장치.
3. The method of claim 2,
The processor estimates the state variable through the following equation,
[Equation]
is the estimated state variable, is the Jacobian matrix of the measurement function, is the variance matrix of the measurement data, is a bad data detection device that is the error between the measurement data and the measurement function.
상기 프로세서는 추정된 상태변수를 통해 측정 데이터의 벡터를 추정하고, 상기 측정 데이터의 벡터는 하기 수학식을 통해 추정하고,
[수학식]
는 추정된 측정 데이터의 벡터 또는 추정된 측정 데이터와 측정함수의 오차이고, 는 측정 함수의 자코비안 행렬이고, 는 추정된 상태변수이고, 는 측정 데이터와 측정함수의 오차이고, 는 인 불량 데이터 검출 장치.
4. The method of claim 3,
The processor estimates a vector of measurement data through the estimated state variable, and the vector of the measurement data is estimated through the following equation,
[Equation]
is the vector of the estimated measurement data or the error between the estimated measurement data and the measurement function, is the Jacobian matrix of the measurement function, is the estimated state variable, is the error between the measurement data and the measurement function, Is Bad data detection device.
상기 프로세서는 상기 측정 데이터와 추정된 측정 데이터 간의 측정 오차를 계산하고, 상기 측정 데이터와 추정된 측정 데이터 간의 측정 오차는 하기 수학식을 통해 계산되고,
[수학식]
은 측정 데이터와 추정된 측정 데이터 간의 측정 오차이고, 는 측정 에러에 대한 측정 오차의 민감도이며, 인 불량 데이터 검출 장치.
5. The method of claim 4,
The processor calculates a measurement error between the measurement data and the estimated measurement data, and the measurement error between the measurement data and the estimated measurement data is calculated through the following equation,
[Equation]
is the measurement error between the measurement data and the estimated measurement data, is the sensitivity of the measurement error to the measurement error, Bad data detection device.
상기 프로세서는 자코비안 행렬의 희소성을 이용하여 이득 행렬의 역행렬 계산시 계산할 필요가 없는 0인 원소를 예측하기 위해 를 계산한 결과 0이 아닌 원소를 가지는 위치를 선택하고, 0이 아닌 원소를 이용하여 이득 행렬의 희소 역행렬을 계산하는 불량 데이터 검출 장치.
6. The method of claim 5,
The processor uses the sparsity of the Jacobian matrix to predict an element of 0 that does not need to be calculated when calculating the inverse of the gain matrix. A device for detecting bad data that selects a position having a non-zero element as a result of calculating , and calculates a sparse inverse matrix of a gain matrix by using a non-zero element.
상기 프로세서는 하기 수학식을 통해 공분산 행렬을 계산하고,
[수학식]
m은 측정 데이터의 수이고, n은 상태변수의 개수, , 는 자코비안 행렬에서 0이 아닌(non-zero) 원소이고, 는 이득 행렬의 역행렬의 원소인 불량 데이터 검출 장치.
6. The method of claim 5,
The processor calculates the covariance matrix through the following equation,
[Equation]
m is the number of measured data, n is the number of state variables, , is a non-zero element in the Jacobian matrix, is an element of the inverse of the gain matrix, a bad data detection device.
상기 프로세서는 상기 측정 데이터 및 상기 추정된 상태변수를 이용하여 측정 함수 사이의 측정 오차 벡터를 계산하고, 상기 측정 오차 벡터는 하기 수학식을 통해 계산되고,
[수학식]
는 i번째 측정 데이터와 측정 함수 사이의 측정 오차이고, 는 i번째 측정 데이터이고, 는 i번째 측정 데이터의 측정 함수이고, 는 추정된 상태변수 벡터인 불량 데이터 검출 장치.
7. The method of claim 6,
The processor calculates a measurement error vector between the measurement function using the measurement data and the estimated state variable, and the measurement error vector is calculated through the following equation,
[Equation]
is the measurement error between the i-th measurement data and the measurement function, is the i-th measurement data, is the measurement function of the i-th measurement data, is an estimated state variable vector, a bad data detection device.
상기 프로세서는 계산된 측정 오차에 대하여 정규화를 수행하고, 상기 정규화는 하기 수학식을 통해 수행되고,
[수학식]
는 정규화된 측정 오차이고, 는 i번째 측정 데이터에 대한 공분산인 불량 데이터 검출 장치.
9. The method of claim 8,
The processor performs normalization on the calculated measurement error, and the normalization is performed through the following equation,
[Equation]
is the normalized measurement error, is the covariance of the i-th measurement data, a bad data detection device.
상기 프로세서는 정규화된 측정 오차가 일정 크기 이상인 경우 데이터셋에 불량 데이터가 포함된 것으로 판단하고, 정규화된 측정 오차가 일정 크기 이상인 해당 측정 데이터를 불량 데이터로 판단하는 불량 데이터 검출 장치.
According to claim 1,
The processor determines that the data set includes bad data when the normalized measurement error is equal to or greater than a predetermined size, and determines that the measured data having the normalized measurement error equal to or greater than the predetermined size is defective data.
상기 프로세서는 정규화된 측정 오차가 일정 크기 미만인 경우 데이터셋에 불량 데이터가 포함되지 않은 것으로 판단하는 불량 데이터 검출 장치.
According to claim 1,
The processor determines that the bad data is not included in the dataset when the normalized measurement error is less than a predetermined size.
상기 이득 행렬은 대칭 행렬이며, 희소 행렬인 불량 데이터 검출 장치.
According to claim 1,
The gain matrix is a symmetric matrix and is a sparse matrix.
자코비안 행렬 및 이득 행렬을 계산하는 단계;
행렬 연산 과정에서 원소가 0이 되는 값을 예측하고, 예측된 이득 행렬의 역행렬의 원소 중 값이 0인 원소를 제외하고 상기 이득 행렬의 희소 역행렬을 계산하는 단계; 및
계산된 희소 역행렬을 이용하여 공분산 행렬을 계산하고, 불량 데이터를 검출하는 단계를 포함하는 불량 데이터 검출 방법.
calculating a measurement function and a measurement error using the measurement data measured in the power system;
calculating a Jacobian matrix and a gain matrix;
predicting a value in which an element becomes 0 in a matrix operation process, and calculating a sparse inverse matrix of the gain matrix excluding an element having a value of 0 among elements of an inverse matrix of the predicted gain matrix; and
A method for detecting bad data, comprising: calculating a covariance matrix using the calculated sparse inverse matrix and detecting bad data.
상기 측정함수 및 측정오차를 계산하는 단계는,
전력계통의 상태추정에 있어 선형화된 측정 데이터의 벡터를 하기 수학식을 통해 계산하고,
[수학식]
는 선형화된 측정 데이터의 벡터이고, 는 측정 함수의 자코비안 행렬이고, 는 선형화된 상태변수이고, 는 측정 에러인 불량 데이터 검출 방법.
14. The method of claim 13,
The step of calculating the measurement function and measurement error,
In estimating the state of the power system, a vector of linearized measurement data is calculated through the following equation,
[Equation]
is a vector of linearized measurement data, is the Jacobian matrix of the measurement function, is a linearized state variable, is a measurement error, bad data detection method.
상기 측정함수 및 측정오차를 계산하는 단계는,
하기 수학식을 통해 상태변수를 추정하고,
[수학식]
는 추정된 상태변수이고, 는 측정 함수의 자코비안 행렬이고, 은 측정 데이터의 분산 행렬이고, 는 측정 데이터와 측정함수의 오차인 불량 데이터 검출 방법.
15. The method of claim 14,
The step of calculating the measurement function and measurement error,
Estimate the state variable through the following equation,
[Equation]
is the estimated state variable, is the Jacobian matrix of the measurement function, is the variance matrix of the measurement data, is the error data detection method between the measurement data and the measurement function.
상기 측정함수 및 측정오차를 계산하는 단계는,
추정된 상태변수를 통해 측정 데이터의 벡터를 추정하고, 상기 측정 데이터의 벡터는 하기 수학식을 통해 추정하고,
[수학식]
는 추정된 측정 데이터의 벡터 또는 추정된 측정 데이터와 측정함수의 오차이고, 는 측정 함수의 자코비안 행렬이고, 는 추정된 상태변수이고, 는 측정 데이터와 측정함수의 오차이고, 는 인 불량 데이터 검출 방법.
16. The method of claim 15,
The step of calculating the measurement function and measurement error,
A vector of measurement data is estimated through the estimated state variable, and the vector of the measurement data is estimated through the following equation,
[Equation]
is the vector of the estimated measurement data or the error between the estimated measurement data and the measurement function, is the Jacobian matrix of the measurement function, is the estimated state variable, is the error between the measurement data and the measurement function, Is A method for detecting bad data.
상기 측정함수 및 측정오차를 계산하는 단계는,
상기 측정 데이터와 추정된 측정 데이터 간의 측정 오차를 계산하고, 상기 측정 데이터와 추정된 측정 데이터 간의 측정 오차는 하기 수학식을 통해 계산되고,
[수학식]
은 측정 데이터와 추정된 측정 데이터 간의 측정 오차이고, 는 측정 에러에 대한 측정 오차의 민감도이며, 인 불량 데이터 검출 방법.
17. The method of claim 16,
The step of calculating the measurement function and measurement error,
A measurement error between the measurement data and the estimated measurement data is calculated, and the measurement error between the measurement data and the estimated measurement data is calculated through the following equation,
[Equation]
is the measurement error between the measurement data and the estimated measurement data, is the sensitivity of the measurement error to the measurement error, A method for detecting bad data.
상기 이득 행렬의 희소 역행렬을 계산하는 단계는,
자코비안 행렬의 희소성을 이용하여 이득 행렬의 역행렬 계산시 계산할 필요가 없는 0인 원소를 예측하기 위해 를 계산한 결과 0이 아닌 원소를 가지는 위치를 선택하고, 0이 아닌 원소를 이용하여 이득 행렬의 희소 역행렬을 계산하는 불량 데이터 검출 방법.
18. The method of claim 17,
Calculating the sparse inverse of the gain matrix comprises:
In order to predict the zero element that does not need to be calculated when calculating the inverse of the gain matrix using the sparsity of the Jacobian matrix. A method for detecting bad data that selects a position having a non-zero element as a result of calculating
상기 불량 데이터를 검출하는 단계는,
하기 수학식을 통해 공분산 행렬을 계산하고,
[수학식]
m은 측정 데이터의 수이고, n은 상태변수의 개수, , 는 자코비안 행렬에서 0이 아닌(non-zero) 원소이고, 는 이득 행렬의 역행렬의 원소인 불량 데이터 검출 방법.
18. The method of claim 17,
The step of detecting the bad data includes:
Calculate the covariance matrix through the following equation,
[Equation]
m is the number of measured data, n is the number of state variables, , is a non-zero element in the Jacobian matrix, is a bad data detection method that is an element of the inverse of the gain matrix.
상기 불량 데이터를 검출하는 단계는,
상기 측정 데이터 및 상기 추정된 상태변수를 이용하여 측정 함수 사이의 측정 오차 벡터를 계산하고, 상기 측정 오차 벡터는 하기 수학식을 통해 계산되고,
[수학식]
는 i번째 측정 데이터와 측정 함수 사이의 측정 오차이고, 는 i번째 측정 데이터이고, 는 i번째 측정 데이터의 측정 함수이고, 는 추정된 상태변수 벡터인 불량 데이터 검출 방법.
18. The method of claim 17,
The step of detecting the bad data includes:
A measurement error vector between the measurement functions is calculated using the measurement data and the estimated state variable, and the measurement error vector is calculated through the following equation,
[Equation]
is the measurement error between the i-th measurement data and the measurement function, is the i-th measurement data, is the measurement function of the i-th measurement data, is an estimated state variable vector, a bad data detection method.
상기 불량 데이터를 검출하는 단계는,
계산된 측정 오차에 대하여 정규화를 수행하고, 상기 정규화는 하기 수학식을 통해 수행되고,
[수학식]
는 정규화된 측정 오차이고, 는 i번째 측정 데이터에 대한 공분산인 불량 데이터 검출 방법.
21. The method of claim 20,
The step of detecting the bad data includes:
Normalization is performed on the calculated measurement error, and the normalization is performed through the following equation,
[Equation]
is the normalized measurement error, is the covariance of the i-th measurement data, the bad data detection method.
상기 불량 데이터를 검출하는 단계는,
정규화된 측정 오차가 일정 크기 이상인 경우 데이터셋에 불량 데이터가 포함된 것으로 판단하고, 정규화된 측정 오차가 일정 크기 이상인 해당 측정 데이터를 불량 데이터로 판단하는 불량 데이터 검출 방법.
14. The method of claim 13,
The step of detecting the bad data includes:
When the normalized measurement error is greater than or equal to a certain size, it is determined that the dataset contains defective data, and the measurement data having the normalized measurement error greater than or equal to a certain size is determined as defective data.
상기 불량 데이터를 검출하는 단계는,
정규화된 측정 오차가 일정 크기 미만인 경우 데이터셋에 불량 데이터가 포함되지 않은 것으로 판단하는 불량 데이터 검출 방법.
14. The method of claim 13,
The step of detecting the bad data includes:
A bad data detection method that determines that the dataset does not contain bad data when the normalized measurement error is less than a certain size.
상기 불량 데이터를 검출하는 단계는,
상기 이득 행렬은 대칭 행렬이며, 희소 행렬인 불량 데이터 검출 방법.
14. The method of claim 13,
The step of detecting the bad data includes:
wherein the gain matrix is a symmetric matrix and a sparse matrix.
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CN116886355A (en) * | 2023-07-03 | 2023-10-13 | 华北电力大学 | DDOS and false data injection collaborative attack optimization method of power system |
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CN116886355B (en) * | 2023-07-03 | 2024-01-23 | 华北电力大学 | DDOS and false data injection collaborative attack optimization method of power system |
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