本技術(shù)涉及配電網(wǎng)，特別涉及一種基于信賴(lài)域的配網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)是能量管理系統(tǒng)中的核心基礎(chǔ)模塊之一，目的是通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和估計(jì)，獲取系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)和線路的準(zhǔn)確狀態(tài)信息，包括電壓幅值、相角、有功功率和無(wú)功功率等，這些狀態(tài)信息對(duì)于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和能源管理具有重要意義。

2、相關(guān)技術(shù)中，由于電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的基礎(chǔ)是電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和測(cè)量數(shù)據(jù)，因此，電力系統(tǒng)的模型是一個(gè)復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，電力系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)算法可以利用數(shù)學(xué)方法，例如，最小二乘法、最大似然估計(jì)等，對(duì)電力系統(tǒng)的模型進(jìn)行線性化和優(yōu)化，以獲得電力系統(tǒng)狀態(tài)的最佳估計(jì)結(jié)果，其中，狀態(tài)估計(jì)的結(jié)果可以提供給其他能量管理系統(tǒng)的模塊，如，電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)、故障診斷和安全控制等，用于電力系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)、故障檢測(cè)、負(fù)荷預(yù)測(cè)、優(yōu)化調(diào)度等功能，對(duì)于實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能化運(yùn)行和優(yōu)化管理具有重要作用。

3、其中，電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的基礎(chǔ)是電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和測(cè)量數(shù)據(jù)，在電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)結(jié)果中，零注入節(jié)點(diǎn)的注入功率應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格為0，否則，由于沒(méi)有發(fā)電機(jī)或負(fù)荷與零注入節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)，在這些節(jié)點(diǎn)上狀態(tài)估計(jì)結(jié)果將不能滿(mǎn)足潮流方程，現(xiàn)在求解方法分為數(shù)值解法包括：有既約牛頓法、修正牛頓法、修正快速解耦法，既約牛頓法適用于直角坐標(biāo)情況下，修正快速解耦估計(jì)法適用于極坐標(biāo)情況下，修正牛頓法既適用于極坐標(biāo)又適用于直角坐標(biāo)情況，另外，還有利用模型和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行計(jì)算的方法。

4、然而，相關(guān)技術(shù)中，既約牛頓法和修正快速解耦估計(jì)法僅僅適用于一種坐標(biāo)的情況，修正牛頓法適用兩種坐標(biāo)系情況，但是迭代時(shí)間長(zhǎng)、且占用內(nèi)存大，并且都是無(wú)約束優(yōu)化問(wèn)題，造成在光伏發(fā)電大量接入的配網(wǎng)中的適用性較差，降低了電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的適用性，另外，結(jié)合模型和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行計(jì)算的方法在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)計(jì)算時(shí)耗時(shí)較長(zhǎng)，降低了電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的高效性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種基于信賴(lài)域的配網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)方法及裝置，以解決相關(guān)技術(shù)中的算法迭代時(shí)間長(zhǎng)、占用內(nèi)存大，并且適用性較差，降低了電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的適用性和高效性等問(wèn)題。

2、本技術(shù)第一方面實(shí)施例提供一種基于信賴(lài)域的配網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)方法，包括以下步驟：獲取電力系統(tǒng)的配電網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的有功出力上下限和無(wú)功出力上下限；根據(jù)所述有功出力上下限和所述無(wú)功出力上下限確定不等式約束條件，并基于所述不等式約束條件，建立配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)模型；利用預(yù)設(shè)的信賴(lài)域算法對(duì)所述配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)模型進(jìn)行優(yōu)化求解，得到目標(biāo)解，以利用所述目標(biāo)解確定所述電力系統(tǒng)的配網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)結(jié)果。

3、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述利用預(yù)設(shè)的信賴(lài)域算法對(duì)所述配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)模型進(jìn)行優(yōu)化求解，得到目標(biāo)解，包括：確定所述配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)模型的優(yōu)化問(wèn)題，并將所述配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)模型進(jìn)行預(yù)處理，得到滿(mǎn)足預(yù)設(shè)處理?xiàng)l件的狀態(tài)估計(jì)模型；基于所述狀態(tài)估計(jì)模型，將所述優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化成二次規(guī)劃的子問(wèn)題，并將所述子問(wèn)題在信賴(lài)域半徑內(nèi)進(jìn)行求解，得到求解結(jié)果，并檢測(cè)所述求解結(jié)果是否滿(mǎn)足預(yù)設(shè)無(wú)解條件；在檢測(cè)到所述求解結(jié)果滿(mǎn)足所述預(yù)設(shè)無(wú)解條件的情況下，對(duì)所述求解結(jié)果進(jìn)行可行性恢復(fù)，得到目標(biāo)求解結(jié)果，并判斷所述目標(biāo)求解結(jié)果是否滿(mǎn)足預(yù)設(shè)收斂條件；若所述目標(biāo)求解結(jié)果滿(mǎn)足所述預(yù)設(shè)收斂條件，則更新所述狀態(tài)估計(jì)模型的目標(biāo)變量值，并利用所述目標(biāo)變量值得到所述目標(biāo)解，否則調(diào)整所述信賴(lài)域半徑，直至所述目標(biāo)求解結(jié)果滿(mǎn)足所述預(yù)設(shè)收斂條件。

4、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述對(duì)所述求解結(jié)果進(jìn)行可行性恢復(fù)，得到目標(biāo)求解結(jié)果包括：基于預(yù)設(shè)松弛法，將所述優(yōu)化問(wèn)題中的約束進(jìn)行放寬處理，以得到所述目標(biāo)求解結(jié)果。

5、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)松弛法的表達(dá)式為：

6、

7、其中，d表示每一步變量和松弛因子的修正值；表示哈密頓算子；c(x(k))表示第k次迭代中等式約束的值；x(k)表示第k次迭代中自變量的值。

8、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述調(diào)整所述信賴(lài)域半徑，直至所述目標(biāo)求解結(jié)果滿(mǎn)足所述預(yù)設(shè)收斂條件，包括：將所述信賴(lài)域半徑進(jìn)行減小至滿(mǎn)足預(yù)設(shè)收斂條件的目標(biāo)半徑，并在所述子問(wèn)題中增加滿(mǎn)足所述預(yù)設(shè)收斂條件的目標(biāo)約束，以將所述子問(wèn)題轉(zhuǎn)化為目標(biāo)子問(wèn)題；基于所述目標(biāo)子問(wèn)題，得到新的目標(biāo)求解結(jié)果，使得所述新的目標(biāo)求解結(jié)果滿(mǎn)足所述預(yù)設(shè)收斂條件。

9、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)收斂條件的表達(dá)式為：

10、δmerit≥σδm

11、其中，σ表示一系數(shù)用來(lái)衡量下降程度，δmerit表示真實(shí)減少值，δm表示預(yù)測(cè)的下降值。

12、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述目標(biāo)子問(wèn)題的表達(dá)式為：

13、

14、其中，ρ表示乘數(shù)因子，一般取1；表示對(duì)目標(biāo)函數(shù)求梯度，上標(biāo)k表示在第k次迭代中；λ(k)表示第k次迭代中的拉格朗日乘子。

15、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述光伏發(fā)電系統(tǒng)的有功出力上下限和無(wú)功出力上下限為：

16、

17、其中，pdg和qdg表示光伏的實(shí)際有功和無(wú)功出力，pdg,min和pdg,max表示光伏有功出力的下限和上限，qdg,min和qdg,max表示光伏無(wú)功出力的下限和上限。

18、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)模型為：

19、

20、其中，zi、hi和wi分別為i號(hào)量測(cè)的電壓幅值和相角的量測(cè)值、量測(cè)函數(shù)和權(quán)重，均為系統(tǒng)狀態(tài)變量，f為非線性映射矩陣，u為自變量電壓幅值，θ為自變量電壓相角。

21、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)的信賴(lài)域算法的表達(dá)式為：

22、

23、其中，ρ表示乘數(shù)因子，一般取1；表示對(duì)目標(biāo)函數(shù)求梯度，上標(biāo)k表示在第k次迭代中；d表示每一步變量和松弛因子的修正值；表示哈密頓算子；λ(k)表示第k次迭代中的拉格朗日乘子；c(x(k))表示第k次迭代中等式約束的值，其中，表示hessian矩陣。

24、本技術(shù)第二方面實(shí)施例提供一種基于信賴(lài)域的配網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)裝置，包括：獲取模塊，用于獲取電力系統(tǒng)的配電網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的有功出力上下限和無(wú)功出力上下限；建立模塊，用于根據(jù)所述有功出力上下限和所述無(wú)功出力上下限確定不等式約束條件，并基于所述不等式約束條件，建立配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)模型；確定模塊，用于利用預(yù)設(shè)的信賴(lài)域算法對(duì)所述配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)模型進(jìn)行優(yōu)化求解，得到目標(biāo)解，以利用所述目標(biāo)解確定所述電力系統(tǒng)的配網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)結(jié)果。

25、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述確定模塊包括：確定單元，用于確定所述配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)模型的優(yōu)化問(wèn)題，并將所述配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)模型進(jìn)行預(yù)處理，得到滿(mǎn)足預(yù)設(shè)處理?xiàng)l件的狀態(tài)估計(jì)模型；檢測(cè)單元，用于基于所述狀態(tài)估計(jì)模型，將所述優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化成二次規(guī)劃的子問(wèn)題，并將所述子問(wèn)題在信賴(lài)域半徑內(nèi)進(jìn)行求解，得到求解結(jié)果，并檢測(cè)所述求解結(jié)果是否滿(mǎn)足預(yù)設(shè)無(wú)解條件；判斷單元，用于在檢測(cè)到所述求解結(jié)果滿(mǎn)足所述預(yù)設(shè)無(wú)解條件的情況下，對(duì)所述求解結(jié)果進(jìn)行可行性恢復(fù)，得到目標(biāo)求解結(jié)果，并判斷所述目標(biāo)求解結(jié)果是否滿(mǎn)足預(yù)設(shè)收斂條件；處理單元，用于若所述目標(biāo)求解結(jié)果滿(mǎn)足所述預(yù)設(shè)收斂條件，則更新所述狀態(tài)估計(jì)模型的目標(biāo)變量值，并利用所述目標(biāo)變量值得到所述目標(biāo)解，否則調(diào)整所述信賴(lài)域半徑，直至所述目標(biāo)求解結(jié)果滿(mǎn)足所述預(yù)設(shè)收斂條件。

26、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述判斷單元進(jìn)一步用于基于預(yù)設(shè)松弛法，將所述優(yōu)化問(wèn)題中的約束進(jìn)行放寬處理，以得到所述目標(biāo)求解結(jié)果。

27、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)松弛法的表達(dá)式為：

28、

29、其中，d表示每一步變量和松弛因子的修正值；表示哈密頓算子；c(x(k))表示第k次迭代中等式約束的值；x(k)表示第k次迭代中自變量的值。

30、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述處理單元包括：處理子單元，用于將所述信賴(lài)域半徑進(jìn)行減小至滿(mǎn)足預(yù)設(shè)收斂條件的目標(biāo)半徑，并在所述子問(wèn)題中增加滿(mǎn)足所述預(yù)設(shè)收斂條件的目標(biāo)約束，以將所述子問(wèn)題轉(zhuǎn)化為目標(biāo)子問(wèn)題；確定子單元，用于基于所述目標(biāo)子問(wèn)題，得到新的目標(biāo)求解結(jié)果，使得所述新的目標(biāo)求解結(jié)果滿(mǎn)足所述預(yù)設(shè)收斂條件。

31、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)收斂條件的表達(dá)式為：

32、δmerit≥σδm

33、其中，σ表示一系數(shù)用來(lái)衡量下降程度，δmerit表示真實(shí)減少值，δm表示預(yù)測(cè)的下降值。

34、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述目標(biāo)子問(wèn)題的表達(dá)式為：

35、

36、其中，ρ表示乘數(shù)因子，一般取1；表示對(duì)目標(biāo)函數(shù)求梯度，上標(biāo)k表示在第k次迭代中；λ(k)表示第k次迭代中的拉格朗日乘子。

37、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述光伏發(fā)電系統(tǒng)的有功出力上下限和無(wú)功出力上下限為：

38、

39、其中，pdg和qdg表示光伏的實(shí)際有功和無(wú)功出力，pdg,min和pdg,max表示光伏有功出力的下限和上限，qdg,min和qdg,max表示光伏無(wú)功出力的下限和上限。

40、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)模型為：

41、

42、其中，zi、hi和wi分別為i號(hào)量測(cè)的電壓幅值和相角的量測(cè)值、量測(cè)函數(shù)和權(quán)重，均為系統(tǒng)狀態(tài)變量，f為非線性映射矩陣，u為自變量電壓幅值，θ為自變量電壓相角。

43、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)的信賴(lài)域算法的表達(dá)式為：

44、

45、其中，ρ表示乘數(shù)因子，一般取1；表示對(duì)目標(biāo)函數(shù)求梯度，上標(biāo)k表示在第k次迭代中；d表示每一步變量和松弛因子的修正值；表示哈密頓算子；λ(k)表示第k次迭代中的拉格朗日乘子；c(x(k))表示第k次迭代中等式約束的值，其中，表示hessian矩陣。

46、本技術(shù)實(shí)施例可以根據(jù)電力系統(tǒng)的配電網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的有功出力上下限和無(wú)功出力上下限確定不等式約束條件，并基于不等式約束條件，建立配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)模型，利用信賴(lài)域算法對(duì)配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)模型進(jìn)行優(yōu)化求解，得到目標(biāo)解，以利用目標(biāo)解確定電力系統(tǒng)的配網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)結(jié)果，有效的提升了電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的適用性和高效性。由此，解決了相關(guān)技術(shù)中的算法迭代時(shí)間長(zhǎng)、占用內(nèi)存大，并且適用性較差，降低了電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的適用性和高效性等問(wèn)題。

47、本技術(shù)附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本技術(shù)的實(shí)踐了解到。