專利名稱：基于混成狀態(tài)估計的電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溴e誤辨識方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(state estimation)中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溴e誤辨識(network topology error identification)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
能量管理系統(tǒng)(Energy management system，縮寫為EMS)是基于計算機的現(xiàn)代電力系統(tǒng)的調(diào)度自動化系統(tǒng)，其任務(wù)是對電力系統(tǒng)進行實時采集、監(jiān)視、分析、優(yōu)化和控制決策。電力系統(tǒng)狀態(tài)估計是EMS的基礎(chǔ)和核心環(huán)節(jié)，它利用從電力系統(tǒng)中采集的實時量測信息，排除錯誤信息，估計出完整、一致和可信的電力系統(tǒng)實時狀態(tài)，保證EMS控制決策的正確性。
EMS采集的實時量測信息包括遙測和遙信兩部分，遙測是指所采集的模擬量(如潮流、電壓、電流等)，遙信是指所采集的0-1數(shù)字量(如開關(guān)的開合狀態(tài)等)。狀態(tài)估計需要排除的錯誤信息主要包括遙測錯誤、拓?fù)溴e誤和參數(shù)錯誤三類，其中排除拓?fù)溴e誤的過程稱為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溴e誤辨識。
由于所采集的開關(guān)遙信經(jīng)常會出現(xiàn)錯誤，而且刀閘狀態(tài)也難以采集齊全，由此造成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溴e誤，會導(dǎo)致狀態(tài)估計發(fā)散或結(jié)果不可用，一直是狀態(tài)估計應(yīng)用中的一個難題，也是電力系統(tǒng)狀態(tài)估計研究的熱點。
迄今為止，已經(jīng)提出了不少電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溴e誤辨識方法，主要可分為規(guī)則法和數(shù)值法兩大類。
規(guī)則法的基本原理是建立專家規(guī)則庫，通過檢測開關(guān)處的遙信和遙測量是否對應(yīng)來推斷拓?fù)涞恼`。由于基于邏輯推斷，因此該方法簡單快速。但由于大規(guī)模電網(wǎng)十分復(fù)雜且變化頻繁，難以建立完備和通用的規(guī)則庫，一些復(fù)雜的拓?fù)溴e誤也難以用簡單的規(guī)則加以描述，使其應(yīng)用效果受到了限制。
數(shù)值法的基本原理是認(rèn)為拓?fù)溴e誤會使?fàn)顟B(tài)估計結(jié)果出現(xiàn)大的殘差，因此針對狀態(tài)估計結(jié)果，設(shè)計了各種基于殘差的辨識判據(jù)，對拓?fù)溴e誤進行辨識和修正。該類方法辨識準(zhǔn)確率一般較高，但是計算量較大。
實用的電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溴e誤辨識方法通常是上述兩種方法的結(jié)合。已發(fā)表的一篇文獻(xiàn)(于爾鏗著，電力系統(tǒng)狀態(tài)估計，水利電力出版社，1985年，209-212頁)給出了一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)搜索辨識方法，其主要包括以下步驟步驟一、檢測比較各支路開關(guān)遙信和支路潮流遙測量是否對應(yīng)，如果不對應(yīng)，則為可疑遙信，并得到相應(yīng)的可疑開關(guān)集合；步驟二、估計利用步驟一的檢測結(jié)果，確定可疑開關(guān)集合對應(yīng)的可能正確的幾種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選擇其中的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進行狀態(tài)估計，并計算出狀態(tài)估計解的目標(biāo)函數(shù)值 其中， 是狀態(tài)估計的解(節(jié)點電壓解)，下標(biāo)a表示模擬量步驟三、辨識利用 的結(jié)果來進行該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的錯誤辨識，若J(X^a)<ϵJ---(1)]]>則該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)正確，式(1)中的εJ是拓?fù)溴e誤辨識的閥值；若J(X^a)<ϵJ---(2)]]>則表明拓?fù)溴e誤仍然存在，再另選一個可能的正確拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，重復(fù)步驟二和步驟三，進行估計和辨識，直至找到一個正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或幾種可能的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)全部被辨識完為止，轉(zhuǎn)入步驟四；若幾種可能的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)全部本辨識仍不能滿足式(1)，則本次拓?fù)溴e誤辨識失敗；步驟四、開關(guān)遙信的修正根據(jù)步驟三中辨識出的正確拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對錯誤的遙信進行修正。
上述方法是規(guī)則法和數(shù)值法的結(jié)合。其中，步驟一是一種規(guī)則法，可快速確定可能的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，縮小后續(xù)數(shù)值法的搜索范圍，提高計算效率；步驟二和三是該方法的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是一種數(shù)值法，用于確定正確的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
多年以來，研究電力拓?fù)溴e誤辨識方法的文獻(xiàn)很多，但是上述基本步驟和主要特征一直未有變化，主要由檢測、估計、辨識和修正四個步驟組成。迄今為止，在所有拓?fù)溴e誤辨識法的狀態(tài)估計步驟中，僅僅利用遙測來做狀態(tài)估計，未能計及開關(guān)遙信量本身所蘊涵的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息，從而增加了遙信修正的隨意性，降低了拓?fù)溴e誤辨識的準(zhǔn)確率。
以應(yīng)用面最廣的加權(quán)最小二乘(WLS)狀態(tài)估計方法為例，求解狀態(tài)估計解的目標(biāo)函數(shù)值 其求解的數(shù)學(xué)模型為minXaJ(Xa)=[Za-Ha(Xa)]TB-1[Za-Ha(Xa)]---(3)]]>上式中，J是狀態(tài)估計的目標(biāo)函數(shù)值，Xa是待估計的節(jié)點電壓矢量，Za為遙測矢量，Ha(Xa)為遙測的非線性量測函數(shù)，上標(biāo)T表示矩陣的轉(zhuǎn)置，B是遙測誤差的協(xié)方差陣。令 是狀態(tài)估計式(3)的解， 即是狀態(tài)估計解的目標(biāo)函數(shù)值。只要有一組待估計的狀態(tài)量Xa，就可以得到一組遙測量的計算值Ha(Xa)，給定的遙測值Za與其計算值Ha(Xa)的差值稱為殘差，即殘差矢量定義為ra＝Za-Ha(Xa)。顯然WLS狀態(tài)估計即是使遙測殘差加權(quán)和最小化的非線性優(yōu)化問題，對其進行求解是一種成熟技術(shù)。在這一求解的數(shù)學(xué)模型中，只考慮了遙測對狀態(tài)估計目標(biāo)函數(shù)的貢獻(xiàn)，而忽視了蘊涵在遙信中的信息量，降低了拓?fù)溴e誤辨識的準(zhǔn)確率。
本申請的發(fā)明人孫宏斌等，在“電力系統(tǒng)最小信息損失狀態(tài)估計的信息學(xué)原理”(中國電機工程學(xué)報，2005年，第25卷，第6期，11-16頁)提出了一種更為通用的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計方法，即最小信息損失(MIL，Minimum Information Loss)狀態(tài)估計方法，其基本內(nèi)容說明如下MIL狀態(tài)估計方法以如下的信息損失最小作為狀態(tài)估計求解的數(shù)學(xué)模型minXaIloss(Xa)---(4)]]>式中，Iloss表示狀態(tài)估計過程中遙測的總體信息損失量。
假定遙測先驗信息未知，且遙測誤差服從正態(tài)分布，則式(4)中的總體信息損失量為Iloss(Xa)=12[Za-Ha(Xa)]TB-1[Za-Ha(Xa)]---(5)]]>這時，MIL狀態(tài)估計式(4)與WLS狀態(tài)估計式(3)同解，式(5)中的信息損失是狀態(tài)估計過程中遙測的信息損失，仍然沒有計及遙信信息的損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種基于混成狀態(tài)估計(HSE)的電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溴e誤辨識方法。本方法將遙測(模擬量)和遙信(0-1量)在信息空間上統(tǒng)一建模，在最小信息損失(MIL)的優(yōu)化目標(biāo)下，對電力系統(tǒng)遙測和遙信實施混成狀態(tài)估計(HSE)，能夠綜合考慮遙測和遙信中蘊涵的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?，提高拓?fù)溴e誤辨識的準(zhǔn)確率。
本發(fā)明提出的基于混成狀態(tài)估計(HSE)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溴e誤辨識方法，包括以下步驟步驟一、檢測比較各支路開關(guān)遙信和支路潮流遙測量是否對應(yīng)，如果不對應(yīng)，則為可疑遙信，并得到相應(yīng)的可疑開關(guān)集合；步驟二、估計和辨識由可疑開關(guān)集合對應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成可能正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)集合，利用混成狀態(tài)估計(HSE)方法，從該可能正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)集合中，找到一種使遙測和遙信總體信息損失最小的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)作為正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；步驟三、開關(guān)遙信的修正根據(jù)步驟二中辨識出的正確拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對錯誤的遙信進行修正。
上述步驟二中的混成狀態(tài)估計(HSE)方法的數(shù)學(xué)模型是min(Xa,Xd)Ilosss(Xa,Xd)=Ia,loss(Xa,Xd)+Id,loss(Xd)---(6)]]>上式中，下標(biāo)a和d分別表示模擬量和0-1量，Xa和Xd分別是節(jié)點電壓矢量和開關(guān)狀態(tài)矢量，Ia，loss(Xa，Xd)和Id，loss(Xd)分別是狀態(tài)估計過程中遙測和遙信的信息損失量，計算式分別為Ia,loss(Xa,Xd)=12[Za-Ha(Xa,Xd)]TB-1[Za-Ha(Xa,Xd)]---(7)]]>
Id,loss(Xd)=Σk=1K(zdk-AkTXd)2·ln(pk1-pk)---(8)]]>式(8)中，K是開關(guān)遙信的個數(shù)；zdk表示第k個遙信值；AkTXd是第k個遙信量的量測函數(shù)，Ak為第k個遙信與開關(guān)之間的關(guān)聯(lián)矢量，當(dāng)?shù)趉個遙信采集的是Xd中第j個開關(guān)狀態(tài)時，Ak中的第j個元素為1，其它元素均為0；pk為第k個遙信的正確率；Xd中各元素和zdk的取值均為0或1，分別表示開關(guān)為開或合。
本發(fā)明的原理電力系統(tǒng)狀態(tài)估計屬于經(jīng)典統(tǒng)計推斷三種基本形式之一的點估計，它是根據(jù)觀測到的實時數(shù)據(jù)判定電力系統(tǒng)真實狀態(tài)的一個信息決策過程，估計結(jié)果應(yīng)該最接近于電力系統(tǒng)實時真實狀態(tài)的最佳估計值，根據(jù)最小信息損失(MIL)狀態(tài)估計理論，應(yīng)使得量測的總信息損失最小，除了應(yīng)當(dāng)包括遙測的信息損失之外，還應(yīng)當(dāng)包括遙信的信息損失。
但是，遙測和遙信屬于不同性質(zhì)的數(shù)據(jù)，前者是模擬量，后者是0-1量，難以直接建立綜合估計模型。本發(fā)明將兩者投影到信息損失空間上，采用了統(tǒng)一的信息度量，滿足了數(shù)學(xué)上的可加性，實現(xiàn)了遙測(連續(xù)量)和遙信(0-1量)的混成狀態(tài)估計，即為式(6)所示的數(shù)學(xué)模型。
本發(fā)明科學(xué)地量化了遙測(連續(xù)量)和遙信(0-1量)的信息損失，在已有的遙測的信息損失計算式(5)的基礎(chǔ)上，通過擴展開關(guān)狀態(tài)，得出式(7)，并經(jīng)推導(dǎo)得出遙信的信息損失計算式(8)。
為了闡明原理，以下對遙信的信息損失計算式(8)進行簡單推導(dǎo)。
電力系統(tǒng)K維遙信矢量可考慮成一個二進制無記憶多信源對稱相關(guān)信道模型，如圖1所示。
在圖1中，信道的輸入和輸出矢量分別為Vd＝[vd1，vd2，…，vdK]T、Zd＝[zd1，zd2，…，zdK]T，輸入Vd表示開關(guān)狀態(tài)真值，輸出Zd表示開關(guān)遙信值下標(biāo)d表示遙信，0、1分別表示開關(guān)為開和合，Pei代表ei發(fā)生的概率，且有ΣUpei=1]]>U＝2K。其中，ei(i=1，…，U)表示可能發(fā)生輸出錯誤的信源集合，具體含義解釋如下。
構(gòu)造信源集合S＝{vd1，vd2，…，vdK}的冪集E＝{φ，{vd1}，{vd2}，…，{vdK}，{vd1，vd2}，{vd1，vd3}，…，{vd1，vd2，…，vdK}}則冪集E中各元素對應(yīng)于可能發(fā)生輸出錯誤的信源組合，表示為ei。例如e3＝{vd2}表示K個信源中只有第2個信源分量對應(yīng)的輸出錯誤，其他輸出正確。
則信道的前向轉(zhuǎn)移概率矩陣Q為如下對稱陣
上式給出的信道模型Q等價于如下概率分布函數(shù)PCd(Vd，Zd)=Πi=1UpeiΠk=1,vdk∈eik(zdk-vdk)2Πk=1,vdk∈eik[1-(zdk-vdk)2]---(10)]]>上式中，PCd為信道的概率分布函數(shù)，下標(biāo)C表示信道，zdk和vdk都是0-1量，vdk∈ei和vdk∉ei]]>表示第k個信源是否存在于出錯集合ei中。仍以ei＝{vd2}為例，此時vd2∈e3，而vd1∉e3.]]>根據(jù)信息理論，對高維離散隨機變量的信道模型，若已知信道輸出為Zd，所獲取的關(guān)于信源取值為Vd的信道信息損失量計算式可為Id.loss(Vd;Zd)=lnPCd(Zd,Zd)PCd(Vd,Zd)---(11)]]>由上式可得，從開關(guān)遙信值Zd判斷開關(guān)狀態(tài)真值為Vd的信息損失為Id,loss=(Vd;Zd)=lnpe1-Σi=1U{Πk=1,vdk∈eik(zdk-vdk)2Πk=1,vdk∈eik[1-(zdk-vdk)2·]·lnpei}---(12)]]>為了便于計算，通常假定K個遙信信道相互獨立，則圖1的信道模型解耦為由K個獨立二進制無記憶單信源對稱信道組成的并用信道模型，圖2給出了該并用信道中第k個遙信的信道模型，其中pk表示第k個遙信的正確率。
由式(12)，遙信的信息損失計算式簡化為Id,loss(Vd;Zd)=Σk=1K(zdk-vdk)2ln(pk1-pk)---(13)]]>Ak表示第七個遙信與開關(guān)之間的關(guān)聯(lián)矢量，當(dāng)?shù)趉個遙信采集的是Xd中第j個開關(guān)狀態(tài)時，Ak中的第j個元素為1，其它元素均為0，則有vdk=AkTXd,]]>式(13)可表示為Id,losss(Xd)=Σk=1K(zdk-AkTXd)2·ln(pk1-pk)---(14)]]>式(14)即為式(8)，公式推導(dǎo)完成。
本發(fā)明的技術(shù)特點及效果本發(fā)明的拓?fù)溴e誤辨識方法是一種基于混成狀態(tài)估計(HSE，Hybrid stateestimation)的拓?fù)溴e誤辨識法。本方法的創(chuàng)新點主要是提出了一種新的狀態(tài)估計方法，即HSE方法，并將之應(yīng)用于拓?fù)溴e誤辨識的核心步驟，即步驟二(估計和辨識)。HSE方法不但計及了遙信中蘊涵的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?，而且將待估計的狀態(tài)量進行了擴展，狀態(tài)量中不但包括節(jié)點電壓矢量Xa，還包括了開關(guān)狀態(tài)矢量Xd。因此，通過求解混成狀態(tài)估計式(6)，可同時解得 和 正確的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)即為 顯然，這種新的狀態(tài)估計方法將遙測(模擬量)和遙信(0-1量)混成在一起，同步估計出電力系統(tǒng)的節(jié)點電壓(模擬量)和開關(guān)狀態(tài)(0-1量)，因此本發(fā)明稱之為混成狀態(tài)估計(HSE)方法。
本發(fā)明采用的方法與已有方法的顯著區(qū)別(1)在本發(fā)明的核心步驟(即步驟二)中，采用了混成狀態(tài)估計(HSE)方法代替現(xiàn)有的狀態(tài)估計方法來進行拓?fù)溴e誤的估計和辨識，綜合考慮了遙測和遙信中蘊涵的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?，利用的信息更加充分，可提高拓?fù)溴e誤辨識的準(zhǔn)確率。(2)混成狀態(tài)估計(HSE)方法可同步估計出電力系統(tǒng)的節(jié)點電壓和正確的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此，本發(fā)明的方法將現(xiàn)有拓?fù)溴e誤辨識方法中的步驟三(估計)和步驟四(辨識)合而為一，即為本發(fā)明的步驟二。


圖1為本發(fā)明中遙信采用的二進制無記憶多信源對稱相關(guān)信道模型。
圖2為本發(fā)明中第k個遙信采用的二進制無記憶單信源對稱信道模型。
圖3為本發(fā)明的基于混成狀態(tài)估計的電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溴e誤辨識法的實現(xiàn)步驟框圖。
圖4為本發(fā)明提出的基于混成狀態(tài)估計的電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溴e誤辨識法的小算例系統(tǒng)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提出的基于混成狀態(tài)估計的電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溴e誤辨識法結(jié)合附圖及實施例詳細(xì)說明如下本發(fā)明的方法如圖3所示，包括以下步驟步驟一、檢測比較各支路開關(guān)遙信和支路潮流遙測量是否對應(yīng)，如果不對應(yīng)，則為可疑遙信，并得到相應(yīng)的可疑開關(guān)集合。
上述步驟的一種具體實施例如下利用EMS采集的遙信，根據(jù)開關(guān)的開合狀態(tài)，首先進行一次電網(wǎng)拓?fù)浞治?一種成熟的網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù))，用以確定電網(wǎng)中各條支路(包括輸電線路、變壓器、發(fā)電機、負(fù)荷等支路)是否處于投運狀態(tài)。然后，比較各支路的投運狀態(tài)與其潮流遙測量是否對應(yīng)，如果不對應(yīng)，則判定為可疑支路，判定的基本規(guī)則主要有兩條(1)如果支路未投運，而支路潮流不為零，則為可疑支路；(2)如果支路投運，而支路潮流為零，則為可疑支路。最后，沿著可疑支路進行搜索，找到使該支路上的可疑開關(guān)遙信，得到可疑開關(guān)集合。
為了便于理解，以下給出一個原理性小算例來說明本步驟的實施過程，算例小系統(tǒng)如圖4所示。圖中LN代表線路，CB1、CB2代表線路的兩端開關(guān)，開關(guān)填充表示開關(guān)遙信閉合。其開關(guān)遙信矢量為Zd＝[zCB1，zCB2]T＝[1，0]T、0、1分別表示開關(guān)為開和合，線路兩端的有功潮流遙測zP1、zP2標(biāo)在線路兩端的箭頭上方，箭頭的方向表示潮流的方向，則遙測矢量為Za＝[zP1，zP2]T＝
T。由于線路遙信zCB2為開，通過電網(wǎng)拓?fù)浞治?，可確定該線路處于未投運狀態(tài)，而線路潮流遙測不為零，因此，該線路為可疑支路，zCB1和zCB2均為可疑開關(guān)遙信，CB1和CB2組成可疑開關(guān)集。
步驟二、估計和辨識由可疑開關(guān)集合對應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成可能正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)集合，利用混成狀態(tài)估計(HSE)方法，從該可能正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)集合中，找到一種使遙測和遙信總體信息損失最小的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)作為正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
在上述步驟中，需要求解由式(6)所示的混成狀態(tài)估計數(shù)學(xué)模型，該數(shù)學(xué)模型屬于典型的混合整數(shù)規(guī)劃問題，可以有多種解法，因此上述步驟的具體實施方式
可以有多種。本發(fā)明提出了上述步驟的一種具體的實施例，細(xì)分為以下3個子步驟1)對步驟一所確定的可疑開關(guān)集進行排列組合，確定可能正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)集合{Xdm|m=1,...,M},]]>M是可能正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總個數(shù)，上標(biāo)m表示第m個可能正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
2)m從1到M，掃描可能正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)集合{Xdm|m=1,...,M},]]>從中確定一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Xdm。令Xd=Xdm,]]>進行混成狀態(tài)估計，求總體信息損失量(包括遙測和遙信的信息損失)。這時由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)已經(jīng)確定，也即Xd=Xdm]]>已經(jīng)給定，因此，由式(6)給出的HSE數(shù)學(xué)模型退化為minXailoss(Xa,Xdm)=12[Za-Ha(Xa,Xdm)]TB-1[Za-Ha(Xa,Xdm)]---(15)]]>由于Xdm給定，是常數(shù)。因此式(15)所示的狀態(tài)估計的解法與常規(guī)WLS狀態(tài)估計式(3)的解法完全相同，屬于成熟技術(shù)，在此不再贅述。設(shè)式(15)的估計解已經(jīng)求得，表示為Xam。將狀態(tài)量Xam和Xdm代入式(6)、(7)、(8)，可得這時的總體信息損失量Iloss(Xam，Xdm)(包含遙測和遙信)的計算式為Ilosss(Xam,Xdm)=12[Za-Ha(Xam,Xdm)]TB-1[Za-Ha(Xam,Xdm)]+Σk=1K(zdk-AkTXdm)2·ln(pk1-pk)---(16)]]>4)可能正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)集合{Xdm|m=1,...,M}]]>中進行比較，找到總體信息損失量Iloss(Xam，Xdm)最小的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)解 即為最終辨識出的正確的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
同樣針對圖4所示的原理性小算例來說明本步驟的實施過程。為了簡化說明，忽略線路功率損耗，則模擬量的狀態(tài)變量為Xa＝[x1]，其中x1表線路有功潮流。0-1量的狀態(tài)變量為Xd＝[x2，x3]T，其中x2、x3分別表示CB1和CB2的開關(guān)狀態(tài)。遙測Za的量測函數(shù)為Ha(Xa，Xd)＝[x1x2x3，x1x2x3]T。參數(shù)設(shè)定B=0.01000.01,]]>兩個開關(guān)遙信zCB1和zB2的正確率都設(shè)為Pk＝0.999。對步驟一所確定的可疑開關(guān)集進行排列組合，確定可能正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)集合如表1，可能正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總個數(shù)M＝4，表中的m為序號。表1可能正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)集合

掃描表1所示的可能正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)集合，進行混成狀態(tài)估計求解，將上述已知數(shù)據(jù)代入式(6)、(7)和式(8)，得HSE的數(shù)學(xué)模型為min(x1,x2,x3)Iloss(x1,x2,x3)=50(zP1-x1·x2·x3)2+50(zP2-x1·x2·x3)2+6.907(zCB1-x2)2+6.907(zCB2-x3)2]]>由式(15)和(16)，可得對應(yīng)于表1的HSE的解及其總體信息損失量，見表2。由表2，可找到總體信息損失量最小的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)解是x2＝1和x3＝1，這即為最終辨識出的正確的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
表2對應(yīng)于表1的HSE的解及其總體信息損失量

步驟三、開關(guān)遙信的修正根據(jù)步驟二中辨識出的正確拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對錯誤的遙信進行修正。
同樣針對圖4所示的原理性小算例來說明本步驟的實施過程。由步驟二辨識出了正確網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為x2＝1和x3＝1，可知CB2的遙信出現(xiàn)了錯誤，即對CB2的遙信狀態(tài)進行修正由開改為合。
權(quán)利要求
1.一種基于混成狀態(tài)估計的電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溴e誤辨識方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟一、檢測比較各支路開關(guān)遙信和支路潮流遙測量是否對應(yīng)，如果不對應(yīng)，則為可疑遙信，并得到相應(yīng)的可疑開關(guān)集合；步驟二、估計和辨識由可疑開關(guān)集合對應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成可能正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)集合，利用混成狀態(tài)估計方法，從該可能正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)集合中，找到一種使遙測和遙信總體信息損失最小的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)作為正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；步驟三、開關(guān)遙信的修正根據(jù)步驟二中辨識出的正確拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對錯誤的遙信進行修正。上述步驟二中的混成狀態(tài)估計方法的數(shù)學(xué)模型是min(Xa,Xd)Iloss(Xa,Xd)=Ia,loss(Xa,Xd)+Id,loss(Xd)]]>上式中，下標(biāo)a和d分別表示模擬量和0-1量，Xa和Xd分別是節(jié)點電壓矢量和開關(guān)狀態(tài)矢量，Ia，loss(Xa，Xd)和Id，loss(Xd)分別是狀態(tài)估計過程中遙測和遙信的信息損失量，計算式分別為Ia,loss(Xa,Xd)=12[Za-Ha(Xa,Xd)]TB-1[Za-Ha(Xa,Xd)]]]>Id,loss(Xd)=Σk=1K(zdk-AkTXd)2·ln(pk1-pk)]]>式中，K是開關(guān)遙信的個數(shù)；zdk表示第k個遙信值；AkTXd是第k個遙信量的量測函數(shù)，Ak為第k個遙信與開關(guān)之間的關(guān)聯(lián)矢量，當(dāng)?shù)趉個遙信采集的是Xd中第j個開關(guān)狀態(tài)時，Ak中的第j個元素為1，其它元素均為0；pk為第k個遙信的正確率；xd，中各元素和zdk的取值均為0或1，分別表示開關(guān)為開或合。
2.如權(quán)利要求1所述的電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溴e誤辨識方法，其特征在于，所述步驟二具體包括1)對步驟一所確定的可疑開關(guān)集進行排列組合，確定可能正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)集合{Xdm|m=1,···,M}]]>，M是可能正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總個數(shù)，上標(biāo)m表示第m個可能正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；2)m從1到M，掃描可能正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)集合{Xdm|m=1,···,M}]]>，從中確定一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Xdm。令Xd=Xdm]]>，進行混成狀態(tài)估計，求總體信息損失量minXaIloss(Xa,Xdm)=12[Za-Ha(Xa,Xdm)]TB-1[Za-Ha(Xa,Xdm)]]]>式中Xdm為給定的常數(shù)，式中的估計解為Xam，可得包含遙測和遙信的總體信息損失量Iloss(Xam，Xdm)的計算式為Iloss(Xam,Xdm)=12[Za-Ha(Xam,Xdm)]TB-1[Za-Ha(Xam,Xdm)]+Σk=1K(zak-AkTXdm)2·ln(pk1-pk)]]>3)在可能正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)集合{Xdm|m=1,···,M}]]>中進行比較，找到總體信息損失量Iloss(Xam，Xdm)最小的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)解 為最終辨識出的正確的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于混成狀態(tài)估計的電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溴e誤辨識方法，屬于電力系統(tǒng)狀態(tài)估計中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溴e誤辨識技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括檢測比較各支路開關(guān)遙信和支路潮流遙測量是否對應(yīng)，如果不對應(yīng)，則為可疑遙信，并得到相應(yīng)的可疑開關(guān)集合；估計和辨識由可疑開關(guān)集合對應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成可能正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)集合，利用混成狀態(tài)估計方法，從該可能正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)集合中，找到一種使遙測和遙信總體信息損失最小的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)作為正確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；開關(guān)遙信的修正根據(jù)步驟二中辨識出的正確拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對錯誤的遙信進行修正。本發(fā)明能夠綜合考慮遙測和遙信中蘊涵的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?，提高拓?fù)溴e誤辨識的準(zhǔn)確率。
文檔編號H02J13/00GK1738143SQ20051009298
公開日2006年2月22日 申請日期2005年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月26日
發(fā)明者孫宏斌, 張伯明, 吳文傳, 高峰 申請人:清華大學(xué)