指數(shù)加權(quán)最小二乘抗差估計在漳州臺區(qū)電網(wǎng)的應(yīng)用

黃曉彤　謝翊昕

摘 要：配網(wǎng)狀態(tài)估計是利用冗余的量測數(shù)據(jù)估計系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，是配電管理系統(tǒng)各種高級應(yīng)用軟件的重要基礎(chǔ)。早期配網(wǎng)狀態(tài)估計存在量測冗余不足，傳統(tǒng)最小二乘估計方法易受不良數(shù)據(jù)影響而降低狀態(tài)估計性能和結(jié)果精度。鑒于此，文章基于臺區(qū)電網(wǎng)中智能電表的實(shí)時量測信息，采用指數(shù)型等價權(quán)函數(shù)，建立了帶等式約束的指數(shù)加權(quán)最小二乘抗差估計模型，并將該方法在漳州典型臺區(qū)電網(wǎng)進(jìn)行了應(yīng)用測試和實(shí)例分析。結(jié)果表明，文章模型方法能夠有效提高臺區(qū)電網(wǎng)狀態(tài)估計精度和收斂性能，具有廣闊的工程應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：臺區(qū)電網(wǎng)；狀態(tài)估計；抗差最小二乘；指數(shù)型權(quán)函數(shù)

1 概述

低壓臺區(qū)電網(wǎng)直接聯(lián)接于電力用戶，具有點(diǎn)多面廣、負(fù)荷變化頻繁等特點(diǎn)，為保證配電系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，加強(qiáng)對低壓臺區(qū)電網(wǎng)的運(yùn)行監(jiān)測與控制顯得尤為重要。配網(wǎng)狀態(tài)估計則是根據(jù)一定的估計準(zhǔn)則，利用冗余的量測數(shù)據(jù)估計系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，為配電系統(tǒng)分析計算提供運(yùn)行狀態(tài)信息和實(shí)時數(shù)據(jù)，是配電管理系統(tǒng)各種高級應(yīng)用軟件的重要基礎(chǔ)[1]。

漳州電網(wǎng)在配網(wǎng)自動化工程建設(shè)初期，由于實(shí)時量測裝置較少導(dǎo)致系統(tǒng)量測冗余度不足，中低壓配網(wǎng)特別是低壓臺區(qū)電網(wǎng)通常只能根據(jù)電力用戶的歷史電量、容量、賬單、負(fù)荷類型等信息，構(gòu)造大量負(fù)荷功率偽量測來估計系統(tǒng)狀態(tài)，其估計精度難以滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。隨著高級量測體系（Advanced Metering Infrastructure，AMI）的發(fā)展，智能電表作為AMI數(shù)據(jù)采集計量的核心設(shè)備，開始大規(guī)模推廣并應(yīng)用于漳州低壓臺區(qū)。目前，漳州臺區(qū)電網(wǎng)的智能電表覆蓋率已接近90%，智能電表可提供用戶終端的三相有功、無功和三相電壓電流幅值等實(shí)時量測[2]，從而為漳州臺區(qū)電網(wǎng)狀態(tài)估計帶來了新的契機(jī)。

最小二乘估計是正態(tài)分布的極大似然估計，模型簡單，因此廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)狀態(tài)估計；但傳統(tǒng)最小二乘估計方法抗粗差效果差，易受不良數(shù)據(jù)影響而直接降低狀態(tài)估計性能和結(jié)果精度。隨著抗差估計理論的發(fā)展及計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)已有文獻(xiàn)研究提出了抗差最小二乘估計方法，利用等價權(quán)函數(shù)賦予了傳統(tǒng)加權(quán)最小二乘估計抵制不良數(shù)據(jù)影響的能力[3]。

鑒于此，為提高臺區(qū)電網(wǎng)狀態(tài)估計性能和估計精度，文章結(jié)合漳州臺區(qū)智能電表的實(shí)時量測信息，采用指數(shù)型權(quán)函數(shù)，建立臺區(qū)電網(wǎng)指數(shù)加權(quán)最小二乘抗差估計模型。最后將該模型方法應(yīng)用于漳州典型臺區(qū)的工程實(shí)踐，以驗證所提方法的實(shí)用性和有效性。

2 臺區(qū)電網(wǎng)指數(shù)加權(quán)最小二乘抗差估計模型

2.1 臺區(qū)電網(wǎng)狀態(tài)估計的量測方程

隨著智能電網(wǎng)高級量測體系（Advanced Metering Infrastructure，AMI）的發(fā)展，智能電表作為AMI數(shù)據(jù)采集計量的核心設(shè)備，開始廣泛應(yīng)用于漳州低壓臺區(qū)。根據(jù)低壓臺區(qū)電網(wǎng)的三相四線制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，基于臺區(qū)智能電表的實(shí)時量測信息，即用戶負(fù)荷終端的各相有功、無功以及節(jié)點(diǎn)電壓、電流幅值等實(shí)時量測，文章在節(jié)點(diǎn)注入電流方程的基礎(chǔ)上，建立狀態(tài)估計的量測方程，主要包括：

由此可知，當(dāng)系統(tǒng)量測無不良數(shù)據(jù)時，文章EFWLS方法與WLS估計的計算結(jié)果精度基本相同，且兩種方法計算的電壓幅值和相角的估計誤差（如表1中第2～3行）都很小。但當(dāng)系統(tǒng)存在不良數(shù)據(jù)時，EFWLS方法仍能保持較高的估計精度，其估計結(jié)果誤差明顯小于WLS方法的估計結(jié)果，即文章方法能夠有效抑制不良數(shù)據(jù)影響。因此，文章EFWLS方法具有較高的估計精度和良好的抗差性能。

5 結(jié)束語

文章基于漳州臺區(qū)電網(wǎng)中智能電表的實(shí)際量測信息，采用指數(shù)型等價權(quán)函數(shù)，建立了臺區(qū)電網(wǎng)指數(shù)加權(quán)最小二乘抗差估計模型，并介紹了該方法在漳州臺區(qū)電網(wǎng)中的應(yīng)用方法和實(shí)際應(yīng)用效果。現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，臺區(qū)電網(wǎng)指數(shù)加權(quán)最小二乘抗差估計方法能夠抑制不良數(shù)據(jù)影響，有效提高臺區(qū)狀態(tài)估計結(jié)果精度和收斂性能，具有良好的工程應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]于爾鏗.電力系統(tǒng)狀態(tài)估計[M].北京：水利電力出版社，1985：1-4.

[2]谷延軍，申衛(wèi)昌，劉驪.基于ATT7026A的高精度智能電表設(shè)計[J].電網(wǎng)技術(shù)，2007，31（增刊2）：318-320.

[3]周江文，黃幼才，楊元喜，等. 抗差最小二乘法[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，1997：104-167.

[4]趙雪騫.電力系統(tǒng)抗差狀態(tài)估計與參數(shù)估計方法研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2012.

[5]余娟，廖龍飛，朱黎麗，等.抗不良杠桿量測的穩(wěn)定收斂狀態(tài)估計方法[J].電子科技大學(xué)學(xué)報，2014，43（4）：552-556.

[6]李碧君，薛禹勝，顧錦汶，等. 基于權(quán)函數(shù)的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計算法[J].電力系統(tǒng)自動化，1999，23（8）：32-34.