基于wams量测的多区域电力系统状态估计方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力系统分析控制领域，尤其是一种基于WAMS量测的多区域电力系统 状态估计方法及系统。
【背景技术】
[0002] 电力系统是覆盖迂阔地域的大互联系统，精确估计其运行状态，为其它高级应用 软件提供实时可靠的系统状态信息，一直是电力工业界长久不衰的研究课题。随着基于相 量量测单元（Phasor Measurement 加 it,PMU)的广域量测系统（Wide-area Monitor System, WAMS)在技术上的成熟与推广应用，利用WAMS量测技术已可实现电力系统的线性状 态估计。但电力系统状态量的维数很高，量测的数据量过于庞大，会导致集中处理变得非常 烦杂。
[0003] 为克服大规模系统集中式状态估计难的问题，目前大多数研究会采用基于星型通 信拓扑的分层式状态估计算法，即需要一个协调中屯、与区域电网间进行通，信W协调整合 各区域局部估计值。随着电力系统自动化水平的提高，上述星型通信拓扑也会随之被取代， 逐渐发展成一种更一般化的通信拓扑结构一一网状或链状结构。目前，基于网状或链状通 信拓扑的分布式状态估计方法已有部分研究，但大部分算法存在收敛速度慢、算法参数不 易确定或对通信拓扑有特定要求等缺点，且都没有考虑到WAMS存在量测数据缺失的情况， 容易导致状态估计值存在较大的偏差，不够准确。
【发明内容】
[0004] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于:提供一种收敛速度快、适用性广且准确 的，基于WAMS量测的多区域电力系统状态估计方法。
[000引本发明的另一目的在于:提供一种收敛速度快、适用性广且准确的，基于WAMS量测 的多区域电力系统状态估计系统。
[0006 ]本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
[0007] 基于WAMS量测的多区域电力系统状态估计方法，其特征在于:包括W下步骤：
[0008] S1、建立多区域状态估计模型，并获得多区域状态估计模型的最优解求解公式；
[0009] S2、各子区域根据本地上传的WAMS量测和多区域状态估计模型估计本地状态，得 到本地状态估计值；
[0010] S3、各子区域执行分布式一致性协议，并根据执行的结果对本地状态估计值进行 修正，所述分布式一致性协议W各子区域的电网调度中屯、作为智能体，各个智能体之间通 过链状或网状通信拓扑联通；
[0011] S4、判断本地上传的WAMS量测是否有量测缺失，若是，则迭代执行WAMS量测缺失情 况下的迭代修正算法，直到修正后的本地状态估计值收敛至剔除缺失量测后的集中式估计 值，反之，则直接将各子区域修正后的本地状态估计值进行输出。
[0012] 进一步，所述步骤S1，其包括：
[0013] 建立多区域状态估计模型，所述多区域状态估计模型的表达式为：
[0014]
[0015] 其中，J为多区域状态估计模型的目标函数，N为多区域的总数，zi为区域i的WAMS 量测，Ai为区域i的量测方程矩阵，XI为区域i的状态矢量，Wi为区域i的权重矩阵；x = [XI，. . .，XN]为η维全系统状态矢量，B为4bXn阶矩阵，b为联络线支路数，B=[Bi，. . .，Bn]， 满足
[0016] 依次通过第一方程组、第二方程组和第Ξ方程组求出多区域状态估计模型的最优 解，所述第一方程组的表达式为：
，所述第二方程组的表达式为：
其中，式为区域i未经 修正的本地状态估计值，λ为拉格朗日乘子，為为区域i的最优状态估计值，di为区域i的估 计协调增量。
[0017] 进一步，所述步骤S2包括：
[0018] S21、各子区域获取当前时刻本地上传的WAMS量测；
[0019] S22、各子区域根据获取的WAMS量测W及多区域状态估计模型采用分布式最小二 乘估计算法估计本地状态，得到本地状态估计值。
[0020] 进一步，所述步骤S22包括：
[0021] S221、进行初始化，为各区域i置一致性协议初始值天
，然后各区域i 执行有限时间平均一致性协议得到^馬；
[0022] S222、各区域i根据和第一方程组独立计算禾和公，式，并将马克，的值赋予曰1,〇;
[0023] S223、各区域i根据赋值后的新曰1,日执行有限时间平均一致性协议，得質
[0024] S224、各区域i根巧
和第二方程组独立计算拉格朗日乘子λ，然后由λ和第 Ξ方程组计算本地状态估计值衣 〇
[00巧]进一步，所述步骤S3包括：
[0026] 各子区域执行分布式一致性协议，得到各子区域的估计协调增量；
[0027] 各子区域根据得到的估计协调增量对本地状态估计值进行修正。
[0028] 进一步，所述步骤S4包括：
[0029] S41、各子区域i根据本地上传的WAMS量测中对角线矩阵Si对角元素的值来判断本 地上传的WAMS量测是否有量测缺失，若对角线矩阵Si对角元素的值为0,则判定本地上传的 WAMS量测有量测缺失，此时执行步骤S42;若对角线矩阵Si对角元素的值为1，则判定本地上 传的WAMS量测无量测缺失，此时直接跳至步骤S43;
[0030] S42、迭代执行WAMS量测缺失情况下的迭代修正算法，直到修正后的本地状态估计 值收敛至剔除缺失量测后的集中式估计值，然后执行步骤S43;
[0031] S43、将各子区域修正后的本地状态估计值进行输出。
[0032] 进一步，所述步骤S42包括：
[0033] S421、给定收敛阔值eend，并为各区域i置状态估计值初值= -?·, W及时刻初值t =0；
[0034] S422、各区域i根据时刻t的状态估计值\,独立计算
和 巧'i,,，并将巧韦,,的值赋予曰1,〇;
[003引S423、各区域i根据赋值后的新ai,日执行有限时间平均一致性协议，得到
[0036] S424、各区域i根据
和第二方程组独立计算时刻t的拉格朗日乘子λ*，并 计算各区域i在时刻t+1的状态估计值，计算公式为：
[0037]
[003引S425、各区域i计算巧二max(|i,.灿，然后置ei,0 = ei，执行最大一致性协议， 所述最大一致性协议的表达式为：
[0039]
[0040] 其中，Ωι表示与区域i相邻的区域编号集合，山为简单无向图G(v，e)的直径，V为图 G(v，e)的顶点集合，ε为图G(v，e)的边集合；
[0041] S426、根据最大一致性协议的执行结果判断吗,<馬,是否成立，若是，则结束迭 代，将时刻t的状态估计值馬^作为各子区域修正后的本地状态估计值进行输出，反之，则令 t自加1然后返回步骤S422。
[0042 ]本发明解决其技术问题所采取的另一技术方案是：
[0043]基于WAMS量测的多区域电力系统状态估计系统，包括W下模块：
[0044] 多区域状态估计模型构建模块，用于建立多区域状态估计模型，并获得多区域状 态估计模型的最优解求解公式；
[0045] 本地状态估计模块，用于各子区域根据本地上传的WAMS量测和多区域状态估计模 型估计本地状态，得到本地状态估计值；
[0046] 分布式一致性协议执行模块，用于各子区域执行分布式一致性协议，并根据执行 的结果对本地状态估计值进行修正，所述分布式一致性协议W各子区域的电网调度中屯、作 为智能体，各个智能体之间通过链状或网状通信拓扑联通；
[0047] 判断模块，用于判断本地上传的WAMS量测是否有量测缺失，若是，则迭代执行WAMS 量测缺失情况下的迭代修正算法，直到修正后的本地状态估计值收敛至剔除缺失量测后的 集中式估计值，反之，则直接将各子区域修正后的本地状态估计值进行输出；
[0048] 所述多区域状态估计模型构建模块的输出端依次通过本地状态估计模块和分布 式一致性协议执行模块进而与判断模块的输入端连接。
[0049] 进一步，所述多区域状态估计模型构建模块包括：
[0050] 建立单元，用于建立多区域状态估计模型，所述多区域状态估计模型的表达式为：
[0051]
[0052] 其中，J为多区域状态估计模型的目标函数，N为多区域的总数，zi为区域i的WAMS 量测，Ai为区域i的量测方程矩阵，XI为区域i的状态矢量，Wi为区域i的权重矩阵；x = [XI，. . .，XN]为η维全系统状态矢量，B为4bXn阶矩阵，b为联络线支路数，B=[Bi，. . .，Bn]， 满足
[0053] 最优解求解单元，用于依次通过第一方程组、第二方程组和第Ξ方程组求出多区 域状态估计模型的最优解，所述第一方程组的表达式为：
，所述第二方程组的 表达式为：
所述第Ξ方程组的表达式为：
其中，睾为 区域i未经修正的本地状态估计值，λ为拉格朗日乘子，兩为区域i的最优状态估计值，di为 区域i的估计协调增量；
[0054] 所述建立单元的输出端通过最优解求解单元进而与本地状态估计模块的输入端 连接。
[00巧]进一步，所述判断模块包括：
[0056] 判