一种新型配电网随机状态估计方法技术

本发明专利技术涉及一种新型配电网随机状态估计方法，包括以下步骤：1)定义状态估计损失函数；2)建立考虑伪量测不确定性的随机状态估计模型；3)采用拉格朗日乘子法求解随机状态估计模型。与现有技术相比，本发明专利技术具有计算精度高、速度快等优点。度快等优点。度快等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种新型配电网随机状态估计方法


[0001]本专利技术涉及新型配电网状态估计
，尤其是涉及一种考虑新能源和负荷量测不确定性的配电网状态估计方法。

技术介绍

[0002]随着新能源接入配电网的规模不断增大，由于其天然的随机性，配电网面临不确定的影响越来越大，特别是未有量测配置的新能源，为了保证状态估计的可观测性，往往采用其预测值作为伪量测，使得量测的误差存在较大的不确定性。如何提高不确定性因素影响下状态估计计算的准确性，已成为亟待解决的问题。
[0003]不确定性量化方法在电力系统随机潮流、经济调度已有较多的应用，主要包括以下几种：
[0004](1)蒙特卡洛模拟及其改进算法，其思想是利用不确定性变量的概率分布函数进行抽样，然后对每组样本分别作确定性的计算，从而得到每组样本对应的输出状态量的值，从而根据这些值得到所要分析输出状态量的统计特征。主要包括重要抽样法、拉丁超立方采样法、拟蒙特卡洛法以及这些方法的混合法，该类方法主要缺点是计算量大，为了得到较高的精度往往需要采样大量的样本点，难以满足工程应用，通常将其结果作为其它不确定性量化方法的精度对比。
[0005](2)近似法，其思想是利用输入随机变量的数字特征(低阶矩)来近似描述系统输出状态量的统计特性(均值和方差)。主要包括点估计法、一次二阶矩法和状态变换法等，其缺点是精度不高，尤其是输出状态量的高阶矩，因此无法准确获得输出状态量的整体概率分布。
[0006](3)解析法，该方法利用随机变量之间的独立分布特征，通过卷积计算得到输出状态量的概率分布。主要包括快速傅里叶变换、半不变量法和序列运算理论，其中快速傅里叶变换和序列运算理论由于其卷积的计算量较而难以应用。该类法的思想是以某一确定性潮流计算结果为基准来计算输出状态量的各阶半不变量，从而得到输出状态量的概率分布，其缺点是当不确定性变量波动性较大时，其计算精度不高。
[0007](4)区间优化法，该方法是在随机变量的概率分布不可知或者不准确的情况下，仅仅已知随机变量的区间信息进行的一种优化方法。该方法得出的结果是一个区间结果，如何能给调度人员或者运行人员明确的最优方案还是尚待解决的问题。
[0008](5)广义多项式混沌法是近些年出现的一种半解析法，其主要思想是建立不确定性变量与输出状态量的多项式函数关系，再通过随机配点法(例如稀疏网格法)计算多项式的系数，从而得到输出状态量的随机特性，可通过控制多项式的次数来实现在计算速度与计算精度的统一。该方法在研究的初期只限于分析单个不确定性因素对状态估计的影响，至今该方法在工程领域中的应用扩展到多不确定性变量的分析计算，在计算精度和速度方面都有较大的提升。但该方法未能回答一个问题，即计算结果的可信度有多高。
[0009](6)鲁棒优化方法，该方法的关键是建立相应的鲁棒对等模型。由于鲁棒优化模型
的数学特性，往往需要将非线性模型近似为二次或线性模型，而工程问题往往具有强非线性，加之该方法对于解的保守性较大，限制了该方法的工程应用。
[0010](7)条件风险方法，其主要思路是建立损失函数，将损失函数通过条件风险模型转化为不确定性的风险，风险的计算中涉及对损失函数的积分，再将积分通过蒙特卡洛抽样方法近似计算。条件风险方法作为金融上刻画不确定性因素带来的风险大小的一种有效工具，近年来也被广泛应用于电力工程领域的随机性带来的风险量化问题，能够提供随机因素影响下的决策变量值和置信度，物理含义较为明确。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种新型配电网随机状态估计方法。
[0012]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0013]一种新型配电网随机状态估计方法，包括以下步骤：
[0014]步骤1)定义状态估计损失函数；
[0015]步骤2)建立考虑伪量测不确定性的随机状态估计模型；
[0016]步骤3)采用拉格朗日乘子法求解随机状态估计模型。
[0017]进一步的，所述的状态估计损失函数为：
[0018][0019]其中，m
ξ
为配电网伪量测总数，m为配电网量测总数，ξ
i
为蒙特卡罗模拟对接入配电网的风电、光伏发电等随机变量ξ进行抽样的第i个样本，为w
i
配电网量测z
i
的权重，h
i
(x)为z
i
的计算值，x为配电网状态变量。
[0020]进一步的，步骤2)建立的随机状态估计模型为：
[0021][0022]s.t.f(x,ξ
j
)
‑
y0‑
y
j
≤0
[0023]y
j
≥0
[0024]j＝1,2,
…
,n
[0025]y0∈R；
[0026]其中，ξ
j
为第j组m
ξ
维配电网伪量测随机量抽样的样本，α为置信水平，n为蒙特卡罗模拟对接入配电网的随机变量ξ进行抽样的样本数，y
i
(i＝0,1,2,
…
,n)为辅助变量，R表示实数。
[0027]进一步的，所述的步骤3)具体包括以下步骤：
[0028]步骤31)构建拉格朗日函数，将随机状态估计模型转换为无约束优化问题：
[0029][0030]其中，λ
j
,y
j
,v
j
为拉格朗日乘子，且λ
j
,y
j
≥0(j＝1,2,
…
,n)，g
j
(x,y)＝f(x,ξ
j
)
‑
y0‑
y
j
。
[0031]步骤32)对拉格朗日函数分别求状态变量的一阶偏导数，得到极值条件：
[0032][0033]其中，W为权重矩阵
[0034]采用牛顿法求解上式联立方程，即可得到配电网的状态。
[0035]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0036]一、计算精度高：在相同的收敛条件下，本专利技术的计算精度与蒙特卡罗法完全相同。
[0037]二、计算速度快：达到相同计算精度情况下，本专利技术所需要的抽样样本数只需蒙特卡罗法的1/25倍、计算时间是蒙特卡罗法的四分之一，大幅降低计算时间。
[0038]三、应用前景好：以分布电源、电动汽车等大规模接入并网为特征的新型电力系统受间歇性新能源、用户多样化需求等强不确定性因素影响越来越大，如何实现对含可再生能源等不确定性接入的配电网运行态势的全面、准确掌控至关重要，本专利技术涉及的新型配电网随机状态估计方法可为其提供良好的技术支撑，因此具有很好的应用前景。
附图说明
[0039]图1为本专利技术的方法流程图。
[0040]图2为本专利技术方法的电压幅值估计结果对比图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型配电网随机状态估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)定义状态估计损失函数；步骤2)建立考虑伪量测不确定性的随机状态估计模型；步骤3)采用拉格朗日乘子法求解随机状态估计模型。2.根据权利要求1所述的一种新型配电网随机状态估计方法，其特征在于，所述的状态估计损失函数为：其中，m
ξ
为配电网伪量测总数，m为配电网量测总数，ξ
i
为蒙特卡罗模拟对接入配电网的风电、光伏发电等随机变量ξ进行抽样的第i个样本，为w
i
配电网量测z
i
的权重，h
i
(x)为z
i
的计算值，x为配电网状态变量。3.根据权利要求1所述的一种新型配电网随机状态估计方法，其特征在于，步骤2)建立的随机状态估计模型为：的随机状态估计模型为：y
j
≥0j＝1,2,
…
,ny0∈R；其中，ξ
j
为第j组m
ξ
维配...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳升，张炜，李珊，邬蓉蓉，冯玉斌，吴比坤，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：