专利名称：基于有注入量测边界节点邻接表的拓扑可观测性分析方法
技术领域：
本发明属于电力系统运行和控制技术领域，特别涉及基于有注入量测边界节点邻接表的拓扑可观测性分析方法。
背景技术：
电力系统可观测性分析是指在状态估计中，判别利用现有量测配置能够正确计算出电网状态量的范围。在电力系统状态估计中，如果远动数据丢失或者不可用，就有可能出现局部量测不足的情况，从而使系统不可观测，为恢复全网的可观测性，在判别为不可观测的区域自动追加伪量测量，伪量测量的追加使得EMS控制决策的可靠性降低，所以应在状态估计之前先进行可观测性检验。可观测性分析是确保状态估计能够计算的前提，其分析结果也是量测配置的重要依据。目前，电力系统的可观测性分析算法主要有三类数值算法、拓扑算法和混合算法。数值算法通过信息阵的三角分解完成可测性分析，但在计算过程易受舍入误差的影响， 辨识零主元困难；拓扑算法将可观测性问题转化为拓扑问题，借助于图论方法判断系统的可观测性；混合算法则兼有数值算法和拓扑算法的特点。工程实际中应用的是基于潮流定解的拓扑可观测性分析方法，该方法实现简单，但在长期的应用实践过程中，也同时发现了此方法在判断网络可观测性时存在着两类典型的漏判情况I)待并网局部潮流可解但整体不可解如图I所示，待并网所关联的岛数(即未知量个数)为9个(分别为第一岛I至第九岛9)，所有边界节点为9个(为第一边界节点Jl到第九边界节点J9)，有注入量测边
界节点所在的岛数为6个，第一边界节点Jl的注入量测为&、第二边界节点J2的注入量测为&、第三边界节点J3的注入量测为&、第四边界节点J4的注入量测为&、第七边界节点J7的注入量测为&第八边界节点J8的注入量测为& .可列写6个潮流方程(以注入
/ 、O 9
量测S1为例& = f (U1,U2,UU4,U5,U6,U9))，按现有基于潮流定解的拓扑可观测性分析方
法的待并网潮流可解的判定规则判断，该待并网所关联的9个量测岛不可合并。但事实上，如果将此待并网在第一边界节点Jl处分裂开，由第一边界节点J1、第二边界节点J2、第四边界节点J4、第七边界节点J7和第八边界节点J8构成的局部网络中
注入量测数为4个(分别为& 、&和&)，其所关联第一岛I、第二岛2、第四岛4、第
七岛7和第八岛8共5个岛，在选定一个平衡节点后，此局部网络的潮流方程组可解，即第一岛I、第二岛2、第四岛4、第七岛7和第八岛8可合并。可见，存在着待并网关联的量测岛整体不可合并，但局部网络关联的量测岛可合并的情况。2)待并网独立潮流不可解但组合可解如图2所示，第一待并网由第十边界节点JlO-第十六边界节点J16组成，关联的总量测岛数为7个(分别为第十岛10-第十六岛16)，其中，第十一边界节点Jll的注入量测为^11，第十二边界节点J12的注入量测为、第十三边界节点J13的注入量测为、
第十四边界节点J14的注入量测为、第十八边界节点J18的注入量测为，因此，有注
入量测边界节点所在的岛数为5，按现有基于潮流定解的拓扑可观测性分析方法的待并网判定规则判定第一待并网的潮流不可解；第二待并网由第十七边界节点J17-第二十一边界节点J21构成，关联的总量测岛数为5个(分别为第十四岛14-第十八岛18)，其中，第
十八边界节点J18的注入量测为、第二十边界节点J20的注入量测为5^、第二十一边界
节点J21的注入量测为，因此，有注入量测边界节点所在的岛数为3，按现有基于潮流定
解的拓扑可观测性分析方法的待并网判定规则判定第二待并网的潮流也不可解。但由于第十四边界节点J14和第十七边界节点J17位于同在一个量测岛上，第十五边界节点J15和第十八边界节点J18位于同在一个量测岛上，第十六边界节点J16和第十九边界节点J19 位于同在一个量测岛上，又由于量测岛内部未知状态量最多只有一个复电压，如果将由第一待并网和第二待并网所关联的量测岛放在一起考虑，所关联的量测岛总数(即总未知量个数)为9个，有注入量测的边界节点所在的量测岛总数为8个，在确定了平衡节点后，由这8个注入量测列写的潮流方程组可解，即由第一待并网和第二待并网所关联的所有量测岛可合并。由此可见，当不同待并网所关联的量测岛间存在公共未知量时，存在着待并网独立潮流不可解，但两两组合后，潮流整体可解的情况。交流系统中的基于潮流定解可观测性分析方法存在着上述两类漏判情形，导致伪量测量配置增多，严重影响状态估计精度。
发明内容
本发明针对上述缺陷公开了基于有注入量测边界节点邻接表的拓扑可观测性分析方法。基于有注入量测边界节点邻接表的拓扑可观测性分析方法包括以下步骤I)形成初始量测岛；利用支路潮流量测形成整个电力网络的初始量测岛，对于没有支路量测相连的孤立节点也要作为独立的初始量测岛处理；2)形成有注入量测边界节点邻接表，并通过有注入量测边界节点邻接表对初始量测岛合并；3)形成待并网，通过有注入量测边界节点邻接表判定待并网的整体可观测性；4)合并整体不可观的待并网中局部可观的量测岛；5)生成伪量测量配置方案，为状态估计做准备。所述步骤I)的具体过程为用有量测支路形成稀疏存储的节点关联矩阵，用图的深度优先搜索的方法进行拓扑分析可得到各节点所属的不同初始支路量测岛，对于没有支路量测相连的孤立节点也要作为独立的初始量测岛处理，将有电压幅值量测的量测岛定义为活岛，无电压幅值量测的量测岛定义为死岛。所述有注入量测边界节点邻接表是由所有有注入量测边界节点Ji的单链表构成，i取1-n，单链表中的邻接顶点I通过岛际互联支路与有注入量测边界节点Ji邻接，j取1-n 且j幸i，有注入量测边界节点邻接表结构中包含边界节点所属量测岛号信息；n是所有有注入量测边界节点的数量；每个有注入量测边界节点Ji的单链表中的边界节点也即为由该注入量测列写的注入方程中未知状态变量所在的节点，整个电力网络的有注入量测边界节点邻接表和由注入量测列写的潮流方程组一一对应。所述待并网是由至少存在一端点的有注入量测的岛际互联支路和边界节点构成的连通网络；待并网形成过程具体是用至少一端有注入量测的岛际互联支路形成节点关联矩阵，用图的深度优先搜索的方法进行拓扑分析可得到各节点所属的不同待并网。所述步骤2)和步骤4)中的每一次合并过程均服从以下规则将待合并量测岛中第K岛并入第L岛，K > L。所述步骤2)具体包括以下步骤21)形成整个电力网络的有注入量测边界节点邻接表；22)利用有注入量测边界节点邻接表计算有注入量测边界节点的度；23)在有注入量测边界节点邻接表上，按照交流系统可观测性分析量测岛合并规则，对初始量测岛进行合并，并修改有注入量测边界节点邻接表；24)重复步骤22)和步骤23)，直到没有合并操作为止。所述步骤4)具体包括以下步骤41)对于每个不可观的待并网，利用待并网中有注入量测边界节点的注入缺系数合并待并网中局部可观的量测岛；注入缺系数定义如下
权利要求
1.基于有注入量测边界节点邻接表的拓扑可观测性分析方法，其特征在于，包括以下步骤1)形成初始量测岛；利用支路潮流量测形成整个电力网络的初始量测岛，对于没有支路量测相连的孤立节点也要作为独立的初始量测岛处理；2)形成有注入量测边界节点邻接表，并通过有注入量测边界节点邻接表对初始量测岛合并；3)形成待并网，通过有注入量测边界节点邻接表判定待并网的整体可观测性；4)合并整体不可观的待并网中局部可观的量测岛；5)生成伪量测量配置方案，为状态估计做准备。
2.根据权利要求I所述的基于有注入量测边界节点邻接表的拓扑可观测性分析方法， 其特征在于，所述步骤I)的具体过程为用有量测支路形成稀疏存储的节点关联矩阵，用图的深度优先搜索的方法进行拓扑分析可得到各节点所属的不同初始支路量测岛，对于没有支路量测相连的孤立节点也要作为独立的初始量测岛处理，将有电压幅值量测的量测岛定义为活岛，无电压幅值量测的量测岛定义为死岛。
3.根据权利要求I所述的基于有注入量测边界节点邻接表的拓扑可观测性分析方法， 其特征在于，所述有注入量测边界节点邻接表是由所有有注入量测边界节点(Ji)的单链表构成，i取1-n，单链表中的邻接顶点(jp通过岛际互联支路与有注入量测边界节点(Ji)邻接，j取I-η且j Φ i，有注入量测边界节点邻接表结构中包含边界节点所属量测岛号信息； η是所有有注入量测边界节点的数量；每个有注入量测边界节点(Ji)的单链表中的边界节点也即为由该注入量测列写的注入方程中未知状态变量所在的节点，整个电力网络的有注入量测边界节点邻接表和由注入量测列写的潮流方程组一一对应。
4.根据权利要求I所述的基于有注入量测边界节点邻接表的拓扑可观测性分析方法， 其特征在于，所述待并网是由至少存在一端点的有注入量测的岛际互联支路和边界节点构成的连通网络；待并网形成过程具体是用至少一端有注入量测的岛际互联支路形成节点关联矩阵，用图的深度优先搜索的方法进行拓扑分析可得到各节点所属的不同待并网。
5.根据权利要求I所述的基于有注入量测边界节点邻接表的拓扑可观测性分析方法， 其特征在于，所述步骤2)和步骤4)中的每一次合并过程均服从以下规则将待合并量测岛中第K岛⑷并入第L岛(L)，K > L。
6.根据权利要求I所述的基于有注入量测边界节点邻接表的拓扑可观测性分析方法， 其特征在于，所述步骤2)具体包括以下步骤21)形成整个电力网络的有注入量测边界节点邻接表；22)利用有注入量测边界节点邻接表计算有注入量测边界节点的度；23)在有注入量测边界节点邻接表上，按照交流系统可观测性分析量测岛合并规则，对初始量测岛进行合并，并修改有注入量测边界节点邻接表；24)重复步骤22)和步骤23)，直到没有合并操作为止。
7.根据权利要求I所述的基于有注入量测边界节点邻接表的拓扑可观测性分析方法， 其特征在于，所述步骤4)具体包括以下步骤41)对于每个不可观的待并网，利用待并网中有注入量测边界节点的注入缺系数合并与边界节点/+相连的边界节点/+没有注入量测与边界节点/+相连的边界节点/+有注入量测待并网中局部可观的量测岛； 注入缺系数定义如下
8.根据权利要求I所述的基于有注入量测边界节点邻接表的拓扑可观测性分析方法， 其特征在于，所述伪量测量配置方案是通过合并操作结束后的有注入量测边界节点邻接表实现的，具体是指根据已无合并操作的有注入量测边界节点邻接表中的量测岛状态变量结合整个电力网络有注入量测边界节点邻接表中未包含的量测岛状态变量，按照潮流定解条件确定伪量测量的配置方案。
全文摘要
本发明公开了属于电力系统运行和控制技术领域的基于有注入量测边界节点邻接表的拓扑可观测性分析方法。它包括以下步骤1)形成初始量测岛；利用支路潮流量测形成整个电力网络的初始量测岛，对于没有支路量测相连的孤立节点也要作为独立的初始量测岛处理；2)形成有注入量测边界节点邻接表，并通过有注入量测边界节点邻接表对初始量测岛合并；3)形成待并网，通过有注入量测边界节点邻接表判定待并网的整体可观测性；4)合并整体不可观的待并网中局部可观的量测岛；5)生成伪量测量配置方案，为状态估计做准备。本发明的有益效果为本发明减少了伪量测量配置，提高状态估计结果精度；同时，本发明的算法复杂度小，效率高。
文档编号H02J3/00GK102611104SQ20121006890
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月15日 优先权日2012年3月15日
发明者张海波, 陈璐 申请人:华北电力大学