一种输配协同状态估计方法、装置、系统及存储介质与流程

本发明涉及一种输配协同状态估计方法、装置、系统及存储介质，属于电力系统状态估计。

背景技术：

1、电网管理体制一直以来采用分层分区制度，不同级别的调度机构管辖不同电压等级的电网。这种管理方式使得各级调度系统之间存在数据壁垒，产生了较高的系统建设和维护成本，且整个电网无法实现统一调度、管理和监控。各级调度中心独立建模，进行电力系统分析计算，会导致传统高级应用算法存在同步和协调问题，对于收敛性和计算精度有一定影响。

2、传统输配网状态是割裂计算的，即输电网计算时将配网等效成恒功率负荷，配电网计算时将输电网等效成恒压源。在新形势下这种状态计算方法显然已经不再适用。传统的利用独立模型分别计算输电网和配电网的方法的前提假设，是输电网足够稳定，配电网的波动不会影响输电网。但近年来，随着大规模可再生能源接入配网，配电网中分布式电源接入比例提升，在提供有功功率的同时提供无功功率，可能在输配网之间产生双向功率流动，配电网也可向输电网进行功率倒送，输配网间的耦合关系越来越强。这时，传统分析计算中配电网波动不影响输电网等假设不一定成立，配电网对于输电网的节点电压可能产生影响。因此，综合输配网模型进行一体化分析成为必然。

3、在工程实践中，状态估计是能源管理系统和配电管理系统的基本工具，其基本思想是通过量测装置采集系统的运行状态，得到量测值集合，通过数学算法剔除不良数据，过滤掉量测集中的误差，以此估计电力系统的运行状态。

4、实现输配协同计算有两种思路，一种是将输配网模型拼接在一起后进行统一计算，但由于输配网常常归属于不同的管理中心，且电网特质截然不同，将输配网拼接后进行状态计算会出现种种问题，因此第二种思路是输配网先各自独立计算潮流，再通过交互机制实现协调计算，即输配协同分布式状态计算。分布式状态计算能有效克服统一计算的缺陷，是输配协同潮流计算的重要研究方向。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种输配协同状态估计方法、装置、系统及存储介质，能够提高计算效率，减少输配电网之间的交互迭代次数。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种输配协同状态估计方法，包括：

4、将配网历史状态数据划分为若干种运行状态类别，每种运行状态类别对应一个等值负荷模型；

5、辨识各运行状态类别所对应的等值负荷模型的参数的值；

6、利用配网当前状态数据所属运行状态类别所对应的等值负荷模型生成边界节点的等值负荷伪量测；

7、基于边界节点的等值负荷伪量测，对输网进行状态估计，获取输网运行状态；

8、将输网运行状态作为边界节点的电压伪量测，对配网进行状态估计，获取配网运行状态。

9、结合第一方面，进一步的，将配网历史状态数据划分为若干种运行状态类别包括：

10、基于预设运行状态类别的数量，从配网历史状态数据中选取个数据点作为初始质心；

11、基于配网历史状态数据与各初始质心的距离，将配网历史状态数据分配至距离最近的初始质心所代表的簇；

12、将每个簇中所有数据点的均值作为新质心，基于配网历史状态数据与各新质心的距离，将配网历史状态数据分配至距离最近的新质心所代表的簇，并重复迭代，直至达到预设迭代终止条件为止，将各质心所代表的簇作为配网历史状态数据所划分的运行状态类别。

13、结合第一方面，进一步的，配网历史状态数据与第个质心的距离的计算公式为：

14、；

15、其中，表示配网历史状态数据中第个边界节点的注入功率状态，表示第个质心的第个属性值，与相对应，表示配网历史状态数据的维度。

16、结合第一方面，进一步的，预设迭代终止条件为：本次迭代的质心相较于上一次迭代的质心变化小于预设阈值或达到预设最大迭代次数。

17、结合第一方面，进一步的，第种运行状态类别所对应的等值负荷模型为：

18、；

19、其中，、表示输网向配网传输的有功功率、无功功率，表示边界节点的电压，、、、、、表示第种运行状态类别所对应的等值负荷模型待辨识的参数；

20、辨识、、、、、的值包括：

21、从第种运行状态类别中选取距离质心最小的个配网历史状态数据；

22、计算获取使个配网历史状态数据满足辨识公式的、、、、、的值；

23、其中，所述辨识公式为：

24、；

25、其中，、、表示从第种运行状态类别中选取距离质心最小的第个配网历史状态数据中的边界节点电压、有功功率、无功功率。

26、结合第一方面，进一步的，基于边界节点的等值负荷伪量测，对输网进行状态估计，获取输网运行状态包括：

27、基于边界节点的等值负荷伪量测，构建第一目标函数；

28、对第一目标函数进行迭代求解，获取输网运行状态；

29、其中，所述第一目标函数为：

30、；

31、其中，表示边界节点的等值负荷伪量测，包括输网向配网传输的有功功率、无功功率，表示待求解的输网运行状态，包括边界节点的电压幅值、电压相角，表示对应的量测计算值，表示以的标准差的平方为对角元素的量测误差方差矩阵；

32、对第一目标函数进行迭代求解，获取输网运行状态包括：

33、对进行线性化假设，设为的一个近似值，得到在附近的泰勒展开为：

34、；

35、其中，表示对应的量测计算值，表示第一雅可比矩阵，，表示第一状态误差，；

36、将在附近的泰勒展开与第一目标函数联立，并进行展开和配平，得到新的第一目标函数为：

37、；

38、其中，表示第一量测误差，，表示第一信息矩阵，；

39、对新的第一目标函数进行迭代求解，获取输网运行状态；

40、其中，对新的第一目标函数进行迭代求解的迭代方程为：

41、；

42、其中，表示第次迭代时的第一状态误差，表示第次迭代时的输网运行状态，表示第次迭代时的一个近似值，表示第次迭代时对应的量测计算值，其中，表示第次迭代时的输网运行状态，表示第次迭代时的第一雅可比矩阵；

43、对新的第一目标函数进行迭代求解的迭代终止条件为：

44、；

45、其中，表示第一预设迭代精度。

46、结合第一方面，进一步的，将输网运行状态作为边界节点的电压伪量测，对配网进行状态估计，获取配网运行状态包括：

47、基于边界节点的电压伪量测，构建第二目标函数；

48、对第二目标函数进行迭代求解，获取配网运行状态；

49、其中，所述第二目标函数为：

50、；

51、其中，表示边界节点的电压伪量测，包括边界节点的电压，表示待求解的配网运行状态，包括边界节点的电压幅值、电压相角，表示对应的量测计算值，表示以的标准差的平方为对角元素的量测误差方差矩阵；

52、对第二目标函数进行迭代求解，获取配网运行状态包括：

53、对进行线性化假设，设为的一个近似值，得到在附近的泰勒展开为：

54、；

55、其中，表示对应的量测计算值，表示第二雅可比矩阵，，表示第二状态误差，；

56、将在附近的泰勒展开与第二目标函数联立，并进行展开和配平，得到新的第二目标函数为：

57、；

58、其中，表示第二量测误差，，表示第二信息矩阵，；

59、对新的第二目标函数进行迭代求解，获取配网运行状态；

60、其中，对新的第二目标函数进行迭代求解的迭代方程为：

61、；

62、其中，表示第次迭代时的第二状态误差，表示第次迭代时的配网运行状态，表示第次迭代时的一个近似值，表示第次迭代时对应的量测计算值，其中，表示第次迭代时的配网运行状态，表示第次迭代时的第二雅可比矩阵；

63、对新的第二目标函数进行迭代求解的迭代终止条件为：

64、；

65、其中，表示第二预设迭代精度。

66、第二方面，本发明提供一种输配协同状态估计装置，包括：

67、分类模块：用于将配网历史状态数据划分为若干种运行状态类别，每种运行状态类别对应一个等值负荷模型；

68、参数辨识模块：用于辨识各运行状态类别所对应的等值负荷模型的参数的值；

69、伪量测生成模块：用于利用配网当前状态数据所属运行状态类别所对应的等值负荷模型生成边界节点的等值负荷伪量测；

70、输网状态估计模块：用于基于边界节点的等值负荷伪量测，对输网进行状态估计，获取输网运行状态；

71、配网状态估计模块：用于将输网运行状态作为边界节点的电压伪量测，对配网进行状态估计，获取配网运行状态。

72、第三方面，本发明提供一种计算机系统，包括：

73、存储介质：用于存储计算机程序；

74、处理器：用于执行所述计算机程序以实现第一方面任一项所述输配协同状态估计方法的步骤。

75、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面任一项所述输配协同状态估计方法的步骤。

76、第五面，本发明提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面任一项所述输配协同状态估计方法的步骤。

77、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

78、本发明提供的输配协同状态估计方法，利用配网当前状态数据所属运行状态类别所对应的等值负荷模型生成边界节点的等值负荷伪量测，对输网进行状态估计，获取输网运行状态作为边界节点的电压伪量测，对配网进行状态估计，获取配网运行状态，能够应对配电网负荷频繁波动导致运行状态变化的场景，满足输配电网协同计算的时效性，相较于现有基于交替迭代法的输配协同状态估计方法，能够提高计算效率，减少输配电网之间的交互迭代次数，且误差数量级与交替迭代法相同。