（1.华东电力设计院有限公司 上海 200001；2.上海交通大学电气工程系 上海 200240）
摘要：电力管理能量系统，是现代系统的大型能量供应站之一，在现代新型电力系统中，状态估计是能量来源的关键所在。本文根据电力系统管理模式，建立现有分布式状态估计模型。分析状态估计建立监控系统装备的基础上，并对分布式状态估计的系统筹算模式进行改进。本文同时对状态估计中的协调算法以及其算法流程加以研究，而IEEE 14节点系统将会结合其算法，进行进一步的算法仿真。
关键词：分布式状态估计；加权最小二乘估计法；监控系统设计
电力系统状态估计是当代电力系统能量管理系统（EMS）的重要组成部分，尤其在电力市场中发挥着更为重要的作用。电力系统状态估计理论虽然在上世纪70年代初期就已确立，在近十几年中不断得到完善和改进，但仍有许多问题值得进一步研究。本文主要建立在电力系统状态估计的基本数学模型的基础上，运用分布式理论将状态估计算法加以改进和优化，并结合算例仿真对分布式状态估计算法进行分析。
1 分布式状态估计的算法原理和算法流程
1.1分布式状态估计的并行协调算法原理
状态估计在现代发展中要求实时性，基础性。不仅如此，对于计算机，算法等基础硬件实施同样要求完备。结合现有属性分析为：计算机要求为计算力较好，算法要求能够作为现代算法的优良算法。本文将对电力系统的状态估计中算法属性进行分析，研究如何通过改进算法优化状态估计，从而电力系统的基本效率。结合50年代kron提出的网络分块算法理论，加上现有学者的理论分析，迎合现代电力系统的基本需求衍生出网络分块算法方法。具体为kron根据状态估计研究出的分块算法理论，其方法分为两种：
第一为支路切割法。其通过分流支路连接，在原来的子网络处加入电流，将电流源矢量作为计算方法中的变量。此方法作用为协调电流与子网络之间的平衡感。
第二种方法为节点撕裂法，主要是将原来的网络分割成为几处子网络，同样利用电流对其进行协调，主要目的电流作为其变量，确保其状态估计的准确性。
此两种网络切割法，将现有的大规模网站，分割成为小规模网站集合，电流矢量作为子网络协调变量，子网络中电流集合为总网络的总电流量，进一步分担各处压力从而提高效率。
网络接线，支路参数不仅仅是现代网络的属性分析，也是总系统的参数分析。二者在现有网络的具体预测系统发挥重要作用，同时影响上述分块算法理论，状态估计的非线性量测方程为：
对式（1-4）的电路系统进行状态分析，算法为迭代计算，理论要求为利用节数，网络节点进行分析。通过分析，计算量的大小决定因素为节点的大小，可以理解为计算量是网络节点的因变量，即计算量随着网络节点的变化而变化。但是在现有数据的判断下，我们发现，计算量不仅仅会随着子网络的的状态量而变化，也会随着子网络的变化而变化。我们现在通过算法将整个电网划分为P个子网络
，则（1-4）式可表示为
（1-5）
将（1-5）式展开后，其中的第i个子网络状态估计的迭代方程为
（1-6）
将式（1-6）改写为：
（1-7）
令
（1-8）
则
（1-9）
式（1-4）与式（1-9）的形式是相同的，其物理意义，为在节点处的量总和起来变为总网络数据量。并且，在现有的式（1-8）中，其等号右边的第二项是现有的迭代增量，主要通过子网络注入一定的电路系统功率，得出增量。不难看出，我们可以根据注入的功率判断现有子网络耦合影响。
通过上述公式分析，在现有大规模网站电力系统中，可以通过分解总网络为子网络，运用分块算法理论，将子网络的电网状态估计，计入为其自身的功率结成，通过处理各个网络的节点耦合影响，达到一定的计算目的。
通过分析，将现有电力系统分为几个子网络分析模块，各个网络之间的联系不可分割，导致电路状态估计值无法得出答案。现在，我们运用支路切割法，计算现有的电力系统的状态估计量。
1.2分布式状态估计的并行协调算法流程
（1）输入数据，此数据为现有系统的原有数据；
（2）采用支路切割法，将网络分为子网络支块；
（3）根据式（1-10）, （1-12）计算出现有的子网络虚拟负荷功率；
（4）判断迭代计算的最终简化值是否达到收敛的条件，如果已达到，则答案已然出现，若是未达到需返回到第（3）步进行下一次的迭代计算。
2算例仿真和分析
验证上述算法的准确性以及基本性，验证依据不仅仅为现有的分块模拟理论算法，还有有关分析节点系统的仿真练习。下面结合现代仿真系统 IEEE 14节点系统进行实战分析仿真演练进行验证，其中图见图2-1，将该系统分割成2个子区，切割支路集合为{2-3, 2-4, 4-5, 10-11, 13-14}。
图2-1 IEEE 14节点系统表征状态估计程序性能的主要指标是：
表2-1 IEEE14节点系统状态变量计算结果
注：True Values表示系统的真值，WLS表示估计方法采用加权最小二乘法，P-Q表示快速解祸法，CPA表示并行协调算法
表2-2 IEEE14节点系统性能指标
由表2-1可以看出，加权最小二乘法在越测精度与迭代次数方面是最佳的选择，此结论可通过表2-2得出。快速解藕法在精度上稍低于另外两者预测技巧，但站在工程角度上，可以发现，它是完全符合精度规定的，而且它的运算时间短于其它运算技巧，其是工程操作的主要角色，并行协调技巧在精度上小于加权最小二乘法，但最终的答案是被认可的。
小结
本文通过介绍kron的算法，根据其中的支路分割法，进行一定的演练分割，并按照现有的协调算法，对算法原理以及流程做出分析，同时IEEE 14节点系统也将结合其算法进行仿真。
本文主要将总网络分出为几个子网络，根据子网络电路虚拟负荷进行分析，对算法做出相关流程改变，使新增加的电源点很容易嵌入原有的状态估计程序，而不需要对原有程序做较大部分的修改，只需嵌入协调变量的计算程序即可。
参考文献
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论文作者:刘长晖1,艾芊2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/10
标签：算法论文; 状态论文; 网络论文; 电力系统论文; 节点论文; 分布式论文; 系统论文; 《电力设备》2017年第34期论文;