本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)分析和控制領(lǐng)域，具體涉及一種求解以測(cè)點(diǎn)正常率最大為目標(biāo)的狀態(tài)估計(jì)問(wèn)題的方法。

背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)為電力系統(tǒng)分析和控制提供實(shí)時(shí)、可信的狀態(tài)信息，是能量管理系統(tǒng)的重要組成部分。目前應(yīng)用最廣泛的狀態(tài)估計(jì)方法是加權(quán)最小二乘(WLS)估計(jì)，其缺點(diǎn)在于抗差性差，估計(jì)結(jié)果易受不良測(cè)點(diǎn)影響。為解決這一問(wèn)題，眾多學(xué)者提出了一系列的抗差估計(jì)方法，比如加權(quán)最小絕對(duì)值(WLAV)估計(jì)、二次線性（QL）估計(jì)、二次常數(shù)（QC）估計(jì)等。這些方法均從殘差的理念出發(fā)，存在一定的局限性。近年來(lái)，測(cè)量不確定度的概念被引入電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)，在真值未知情況下提出了測(cè)點(diǎn)正常率的狀態(tài)估計(jì)結(jié)果評(píng)價(jià)指標(biāo)，即將估計(jì)值落在以量測(cè)值為中心的某一區(qū)間內(nèi)的測(cè)點(diǎn)定義為正常測(cè)點(diǎn)，該區(qū)間對(duì)應(yīng)于不同置信概率的測(cè)量置信區(qū)間，并指出求得的系統(tǒng)中總的正常測(cè)點(diǎn)數(shù)目越多，估計(jì)結(jié)果越合理，算例結(jié)果證明了該結(jié)論的正確性。如果能獲得測(cè)點(diǎn)正常率最大的系統(tǒng)狀態(tài)，則該狀態(tài)是最可信的，基于該狀態(tài)進(jìn)行閉環(huán)控制才是可信的。因此如何獲取測(cè)點(diǎn)正常率最大的估計(jì)結(jié)果成為了狀態(tài)估計(jì)問(wèn)題的關(guān)鍵所在。此問(wèn)題的難點(diǎn)在于測(cè)點(diǎn)正常率是由表征測(cè)點(diǎn)是否正常的布爾型變量運(yùn)算得到，因此需要在狀態(tài)估計(jì)模型中引入整數(shù)變量。由于電力系統(tǒng)強(qiáng)非線性的存在，狀態(tài)估計(jì)模型本身是非線性優(yōu)化模型。引入整數(shù)變量后，該問(wèn)題將變?yōu)榛旌险麛?shù)非線性規(guī)劃問(wèn)題。直接求解該問(wèn)題，一方面無(wú)法得到全局最優(yōu)解，即不能得到測(cè)點(diǎn)正常率最大的估計(jì)結(jié)果，而只能得到測(cè)點(diǎn)正常率較大的近似結(jié)果，另一方面計(jì)算效率低，無(wú)法滿足大規(guī)模電力系統(tǒng)在線應(yīng)用的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問(wèn)題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此，本發(fā)明的目的在于提出一種抗差性好、精確度高、增加計(jì)算量小的求解以測(cè)點(diǎn)正常率最大為目標(biāo)的狀態(tài)估計(jì)問(wèn)題的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的求解以測(cè)點(diǎn)正常率最大為目標(biāo)的狀態(tài)估計(jì)問(wèn)題的方法，包括以下步驟：（1）進(jìn)行近似優(yōu)化，通過(guò)連續(xù)化測(cè)點(diǎn)正常率的評(píng)價(jià)函數(shù)，建立該問(wèn)題的非線性連續(xù)變量?jī)?yōu)化模型，并采用內(nèi)點(diǎn)法來(lái)求解該模型，從而得到測(cè)點(diǎn)正常率近似最優(yōu)的估計(jì)狀態(tài)；（2）進(jìn)行異常測(cè)點(diǎn)相容性校驗(yàn)，從近似優(yōu)化結(jié)果所對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)狀態(tài)出發(fā)，對(duì)當(dāng)前“異?！睖y(cè)點(diǎn)的不確定性區(qū)間進(jìn)行分析，判斷是否存在一種狀態(tài)使得該“異?！睖y(cè)點(diǎn)與當(dāng)前的正常測(cè)點(diǎn)相容，若存在，則該狀態(tài)下此測(cè)點(diǎn)為正常測(cè)點(diǎn)，該狀態(tài)對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)正常率更高，如此往復(fù)進(jìn)行，獲得測(cè)點(diǎn)正常率更高的系統(tǒng)狀態(tài)；（3）進(jìn)行正常測(cè)點(diǎn)濾波，在保證現(xiàn)有正常測(cè)點(diǎn)集合不變的情況下對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行最小二乘估計(jì)，以排除噪聲帶來(lái)的影響。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟（1）包括：步驟（1.1）建立以測(cè)點(diǎn)正常率最大為目標(biāo)的狀態(tài)估計(jì)模型：g(x)=0,l(x)≤0其中為測(cè)點(diǎn)評(píng)價(jià)函數(shù)，hi(x)為測(cè)點(diǎn)i的量測(cè)方程，Zi為測(cè)點(diǎn)i的量測(cè)值，Ui為測(cè)點(diǎn)i在置信概率p下的擴(kuò)展不確定度，g(x)=0為潮流約束，l(x)≤0代表實(shí)際物理約束，m為測(cè)點(diǎn)總數(shù)；步驟（1.2）連續(xù)化測(cè)點(diǎn)評(píng)價(jià)函數(shù)：定義近似測(cè)點(diǎn)評(píng)價(jià)函數(shù)f(di)=δ(di)+δ(-di)，其中k，λ均為可調(diào)參數(shù)，k越大，λ越小，f(di)越逼近g(di)，基于此，模型（1）轉(zhuǎn)化為g(x)=0,l(x)≤0步驟（1.3）內(nèi)點(diǎn)法求解近似優(yōu)化結(jié)果：基于現(xiàn)代內(nèi)點(diǎn)法求解非線性連續(xù)變量?jī)?yōu)化模型（2），首先設(shè)定較大的λ值，求解模型(2)，然后以該結(jié)果為初始狀態(tài)，并設(shè)定較小λ值，再次求解模型(2)以獲得最終的近似優(yōu)化結(jié)果，記為x(0)。在狀態(tài)x(0)下，對(duì)應(yīng)的正常測(cè)點(diǎn)集為N(0)，異常測(cè)點(diǎn)集為A(0)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟（2）包括：步驟（2.1）令k=0，當(dāng)前狀態(tài)為x(k)，對(duì)應(yīng)的正常測(cè)點(diǎn)集為N(k)，異常測(cè)點(diǎn)集為A(k)；步驟（2.2）按照殘差絕對(duì)值從小到大對(duì)A(k)中的所有異常測(cè)點(diǎn)進(jìn)行排序；步驟（2.3）對(duì)排序最前的異常測(cè)點(diǎn)i∈A(k)，以x(k)為初值，采用內(nèi)點(diǎn)法，分別求解模型（3）和模型（4），從而得到測(cè)點(diǎn)i在狀態(tài)集合X上的不確定性區(qū)間其中步驟（2.4）判斷不確定性區(qū)間和量測(cè)區(qū)間[Zi-Ui,Zi+Ui]是否存在交集，若存在，則將測(cè)點(diǎn)i添加到正常測(cè)點(diǎn)集N(k)，形成新的正常測(cè)點(diǎn)集N(i)，并計(jì)算對(duì)應(yīng)狀態(tài)x(i)。校驗(yàn)后將測(cè)點(diǎn)i從異常測(cè)點(diǎn)集A(k)中移除，形成新的異常測(cè)點(diǎn)集A(i)；步驟（2.5）判斷異常測(cè)點(diǎn)集A(i)是否為空集，若為空，則狀態(tài)x(i)記為，此時(shí)的正常測(cè)點(diǎn)集記為，異常測(cè)點(diǎn)集記為，流程結(jié)束，否則令k=i，重復(fù)進(jìn)行步驟（2.2）。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟（3）包括：采用內(nèi)點(diǎn)法，求解含不等式約束的最小二乘估計(jì)模型（5）g(x)=0,l(x)≤0式中wi=(1/Ui)2，為步驟（2）得到的正常測(cè)點(diǎn)集。本發(fā)明在連續(xù)化測(cè)點(diǎn)評(píng)價(jià)函數(shù)得到近似優(yōu)化結(jié)果的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加異常測(cè)點(diǎn)的相容性校驗(yàn)和正常測(cè)點(diǎn)的濾波，可有效提高估計(jì)結(jié)果的測(cè)點(diǎn)正常率，并提高估計(jì)精度。盡管所提方法會(huì)增加一定的計(jì)算量，但在異常測(cè)點(diǎn)相對(duì)較少的情況下，增加的計(jì)算量并不大，是可以接受的。本發(fā)明的附加方面和優(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)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。附圖說(shuō)明本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：圖1是本發(fā)明實(shí)施例的求解以測(cè)點(diǎn)正常率最大為目標(biāo)的狀態(tài)估計(jì)問(wèn)題的方法的流程圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的方法中異常測(cè)點(diǎn)相容性校驗(yàn)步驟的流程圖。具體實(shí)施方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。本發(fā)明旨在提出一種求解以測(cè)點(diǎn)正常率最大為目標(biāo)的狀態(tài)估計(jì)問(wèn)題的方法。該方法可獲得測(cè)點(diǎn)正常率更高、更為精確的估計(jì)結(jié)果，有效提高估計(jì)結(jié)果的抗差性和準(zhǔn)確性，且增加的計(jì)算量能夠滿足應(yīng)用要求。如圖1所示，該方法包括以下步驟：步驟（1）近似優(yōu)化步驟（1.1）建立以測(cè)點(diǎn)正常率最大為目標(biāo)的狀態(tài)估計(jì)模型：g(x)=0,l(x)≤0其中為測(cè)點(diǎn)評(píng)價(jià)函數(shù)，hi(x)為測(cè)點(diǎn)i的量測(cè)方程，Zi為測(cè)點(diǎn)i的量測(cè)值，Ui為測(cè)點(diǎn)i在置信概率p下的擴(kuò)展不確定度，g(x)=0為潮流約束，l(x)≤0代表實(shí)際物理約束，m為測(cè)點(diǎn)總數(shù)。步驟（1.2）連續(xù)化測(cè)點(diǎn)評(píng)價(jià)函數(shù)：定義近似測(cè)點(diǎn)評(píng)價(jià)函數(shù)f(di)=δ(di)+δ(-di)，其中k，λ均為可調(diào)參數(shù)，k越大，λ越小，f(di)越逼近g(di)?；诖耍Ｐ停?）可轉(zhuǎn)化為g(x)=0,l(x)≤0步驟（1.3）內(nèi)點(diǎn)法求解近似優(yōu)化結(jié)果:基于現(xiàn)代內(nèi)點(diǎn)法求解非線性連續(xù)變量?jī)?yōu)化模型（2）。首先設(shè)定較大的λ值，求解模型(2)，然后以該結(jié)果為初始狀態(tài)，并設(shè)定較小λ值，再次求解模型(2)以獲得最終的近似優(yōu)化結(jié)果，記為x(0)。在狀態(tài)x(0)下，對(duì)應(yīng)的正常測(cè)點(diǎn)集為N(0)，異常測(cè)點(diǎn)集為A(0)。步驟（2）異常測(cè)點(diǎn)相容性校驗(yàn)步驟（2.1）令k=0，當(dāng)前狀態(tài)為x(k)，對(duì)應(yīng)的正常測(cè)點(diǎn)集為N(k)，異常測(cè)點(diǎn)集為A(k)。步驟（2.2）按照殘差絕對(duì)值從小到大對(duì)A(k)中的所有異常測(cè)點(diǎn)進(jìn)行排序；步驟（2.3）對(duì)排序最前的異常測(cè)點(diǎn)i∈A(k)，以x(k)為初值，采用內(nèi)點(diǎn)法，分別求解模型（3）和模型（4），從而得到測(cè)點(diǎn)i在狀態(tài)集合X上的不確定性區(qū)間其中步驟（2.4）判斷不確定性區(qū)間和量測(cè)區(qū)間[Zi-Ui,Zi+Ui]是否存在交集，若存在，則將測(cè)點(diǎn)i添加到正常測(cè)點(diǎn)集N(k)，形成新的正常測(cè)點(diǎn)集N(i)，并計(jì)算對(duì)應(yīng)狀態(tài)x(i)。校驗(yàn)后將測(cè)點(diǎn)i從異常測(cè)點(diǎn)集A(k)中移除，形成新的異常測(cè)點(diǎn)集A(i)；步驟（2.5）判斷異常測(cè)點(diǎn)集A(i)是否為空集，若為空，則狀態(tài)x(i)記為，此時(shí)的正常測(cè)點(diǎn)集記為，異常測(cè)點(diǎn)集記為，流程結(jié)束，否則令k=i，重復(fù)進(jìn)行步驟（2.2）。步驟（3）正常測(cè)點(diǎn)濾波采用內(nèi)點(diǎn)法，求解含不等式約束的最小二乘估計(jì)模型（5）。g(x)=0,l(x)≤0式中wi=(1/Ui)2，為步驟（2）得到的正常測(cè)點(diǎn)集。本發(fā)明在連續(xù)化測(cè)點(diǎn)評(píng)價(jià)函數(shù)得到近似優(yōu)化結(jié)果的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加異常測(cè)點(diǎn)的相容性校驗(yàn)和正常測(cè)點(diǎn)的濾波，可有效提高估計(jì)結(jié)果的測(cè)點(diǎn)正常率，并提高估計(jì)精度。盡管所提方法會(huì)增加一定的計(jì)算量，但在異常測(cè)點(diǎn)相對(duì)較少的情況下，增加的計(jì)算量并不大，是可以接受的。為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)舉一具體應(yīng)用實(shí)施例如下。分別對(duì)IEEE14、IEEE30和IEEE118等3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)和中國(guó)東部某一省網(wǎng)的實(shí)際系統(tǒng)SH進(jìn)行了測(cè)試。在標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)中，通過(guò)在潮流數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上添加2%的高斯噪聲得到試驗(yàn)用的量測(cè)生數(shù)據(jù)，將生數(shù)據(jù)改變符號(hào)、置零或加減量測(cè)值20%等方法模擬產(chǎn)生不良數(shù)據(jù)。主要從結(jié)果的測(cè)點(diǎn)正常率、估計(jì)精度和計(jì)算時(shí)間三個(gè)方面對(duì)本文所提算法進(jìn)行測(cè)試。在IEEE14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)相互影響且一致的不良數(shù)據(jù)，分別為P12-13和Q13-12。通過(guò)近似優(yōu)化得到的異常測(cè)點(diǎn)為P12-13,Q13-12,Q12-13，顯然并非測(cè)點(diǎn)正常率最大的結(jié)果；進(jìn)一步通過(guò)相容性校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)存在一個(gè)狀態(tài)使得Q12-13成為正常測(cè)點(diǎn)，因此異常測(cè)點(diǎn)僅包含P12-13和Q13-12，與真實(shí)狀態(tài)一致，得到的結(jié)果測(cè)點(diǎn)正常率也更大。在IEEE30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中設(shè)置9個(gè)不良數(shù)據(jù)，通過(guò)近似優(yōu)化得到了12個(gè)異常測(cè)點(diǎn)，進(jìn)一步通過(guò)相容性校驗(yàn)得到了僅包含8個(gè)異常測(cè)點(diǎn)的結(jié)果。需要說(shuō)明的是，由于在近似優(yōu)化階段，現(xiàn)有算法漏判了Q16-12和P12-15兩個(gè)不良數(shù)據(jù)，即認(rèn)為其為正常測(cè)點(diǎn)，由于改進(jìn)算法只對(duì)異常測(cè)點(diǎn)進(jìn)行校驗(yàn)，因此并不能發(fā)現(xiàn)漏判的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致了改進(jìn)算法得到的測(cè)點(diǎn)正常率比真實(shí)狀態(tài)下的測(cè)點(diǎn)正常率還高。在IEEE118節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中同樣設(shè)置9個(gè)不良數(shù)據(jù)，通過(guò)近似優(yōu)化得到了12個(gè)異常測(cè)點(diǎn)，且同樣存在漏判的現(xiàn)象（測(cè)點(diǎn)Q35），進(jìn)一步通過(guò)相容性校驗(yàn)得到了僅包含9個(gè)異常測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化結(jié)果。表1給出了上述三個(gè)系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果。表1近似優(yōu)化和相容性校驗(yàn)中的異常測(cè)點(diǎn)在實(shí)際系統(tǒng)SH中，拓?fù)涫湛s后的節(jié)點(diǎn)數(shù)為272，量測(cè)數(shù)為1797。用合格區(qū)間代替測(cè)量不確定度區(qū)間，從而將以測(cè)點(diǎn)正常率最大為目標(biāo)的狀態(tài)估計(jì)轉(zhuǎn)化為測(cè)點(diǎn)合格率最大的狀態(tài)估計(jì)。近似優(yōu)化得到的優(yōu)化狀態(tài)下存在104個(gè)不合格測(cè)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)合格率為94.21%，而進(jìn)一步通過(guò)相容性校驗(yàn)得到了僅包含73個(gè)不合格測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)合格率為95.94%。通過(guò)比較相對(duì)偏差指標(biāo)EV，Eθ來(lái)比較正常測(cè)點(diǎn)濾波前后估計(jì)精度的變化。表2給出了不同系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果，可以看出通過(guò)對(duì)正常測(cè)點(diǎn)的噪聲進(jìn)行過(guò)濾，本方法可以得到更為準(zhǔn)確的估計(jì)結(jié)果。表2正常測(cè)點(diǎn)濾波前后估計(jì)精度對(duì)比表3給出了不同系統(tǒng)的計(jì)算時(shí)間對(duì)比。從上述測(cè)試可以看出，本文方法隨著系統(tǒng)規(guī)模增加、異常測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的增多，計(jì)算時(shí)間有所增加，但基本在可接受的范圍內(nèi)。表3計(jì)算時(shí)間對(duì)比流程圖中或在此以其他方式描述的任何過(guò)程或方法描述可以被理解為，表示包括一個(gè)或更多個(gè)用于實(shí)現(xiàn)特定邏輯功能或過(guò)程的步驟的可執(zhí)行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的范圍包括另外的實(shí)現(xiàn)，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據(jù)所涉及的功能按基本同時(shí)的方式或按相反的順序，來(lái)執(zhí)行功能，這應(yīng)被本發(fā)明的實(shí)施例所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。