1 引言 　　電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)自20世紀(jì)70年代被提出以來，日益受到人們的重視，當(dāng)前調(diào)度自動化水平正在不斷提高，各種調(diào)度自動化軟件迫切需要準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫作為其計(jì)算的基礎(chǔ) ，狀態(tài)估計(jì)已經(jīng)成為EMS或DMS管理軟件的重要組成部分。在電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中，由于量測量和量測通道的誤差及可能受到的干擾，個(gè)別量測量可能出現(xiàn)較大的誤差，不良數(shù)據(jù)的存在會給估計(jì)造成極大困難，甚至導(dǎo)致估計(jì)失敗，因此，不良數(shù)據(jù)的可靠檢測是狀態(tài)估計(jì)能否在實(shí)際中應(yīng)用的關(guān)鍵。 　　不良數(shù)據(jù)檢測，一般是指把實(shí)時(shí)量測數(shù)據(jù)劃分為可靠數(shù)據(jù)和可疑數(shù)據(jù)兩個(gè)數(shù)據(jù)集，然后對可疑數(shù)據(jù)進(jìn)行辨識，找出全部不良數(shù)據(jù)，保證估計(jì)順利進(jìn)行?，F(xiàn)有的不良數(shù)據(jù)檢測方法，大體上可分為兩類，一類是量測量殘差檢測，這類方法計(jì)算簡單、直觀，但存在“殘差污染”和“殘差淹沒”等問題，不能可靠檢測多不良相關(guān)數(shù)據(jù)；另一類是量測量突變檢測，在上一次估計(jì)結(jié)果正確且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不變的前提下，并且負(fù)荷變化不大時(shí)，這類檢測方法能夠準(zhǔn)確檢測出多不良相關(guān)數(shù)據(jù)。本文以這兩種檢測方法為基礎(chǔ)，提出了根據(jù)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)信息自動選擇適合當(dāng)時(shí)狀態(tài)的檢測方法的基本判據(jù)。 [b]2 實(shí)用不良數(shù)據(jù)檢測方法 [/b]　　2.1 實(shí)用性檢測方法及改進(jìn) 　?。?）標(biāo)準(zhǔn)殘差檢測法 　　按最小二乘狀態(tài)估計(jì)算法求得狀態(tài)量后，可根據(jù)殘差方程計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化殘差，作為判別不良數(shù)據(jù)的依據(jù)，殘差方程可寫成 　　r＝w·ν （1） 　　式中　r為殘差（m維）；w＝E－H（HTR－1 H）－1HTR－1為殘差靈敏度矩陣（m×m維）；E為單位陣；H為處的雅可比矩陣；R－1是一對角陣，為量測量權(quán)矩陣；ν為量測誤差。 　　殘差r的協(xié)方差矩陣為　ErrT＝wR （2） 　　取D＝diag［wR］，其對角元素dii即為相應(yīng)殘差分量的方差，定義標(biāo)準(zhǔn)化殘差如下： [img=388,83]http://zszl.cepee.com/cepee_kjlw_pic/files/wx/dwjs/2001-10/18-1.jpg[/img] 　　根據(jù)假設(shè)檢驗(yàn)方法，誤檢概率設(shè)為0．05，凡標(biāo)準(zhǔn)殘差大于2．81的量測認(rèn)為是可疑量測。 　　此方法的局限性為無法克服“殘差污染”和“殘差淹沒”現(xiàn)象。 　　本文將此標(biāo)準(zhǔn)殘差檢測方法用于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改變后及由于系統(tǒng)負(fù)荷快速變化使判據(jù)判定突變量檢測方法不再適用的情況，即采用此算法為系統(tǒng)負(fù)荷變化時(shí)的主檢測。 　?。?）量測量突變檢測 　　此方法原用于估計(jì)前檢測，這里為便于統(tǒng)一判別檢測方法的適用條件，并適當(dāng)增加本次采樣冗余量測間的相關(guān)性在判別不良數(shù)據(jù)中的作用，提出了結(jié)合殘差的估計(jì)后突變量檢測方法。 　　由于狀態(tài)真值x無法求得，假定前一次采樣時(shí)刻狀態(tài)估計(jì)結(jié)果是正確的，這樣就可以用tK－1次狀態(tài)估計(jì)結(jié)果的一步預(yù)測值做為tK次檢測的真值，代入式（5）計(jì)算量測誤差。 　　認(rèn)為量測誤差ν服從（0，δ2）的正態(tài)分布，δ是量測標(biāo)準(zhǔn)差。按假設(shè)檢驗(yàn)方式取誤檢率Pe＝0．05，即｜ν｜＜2．81δ的量測認(rèn)為是可靠量測。 　　由于式（5）略去了Δx的高階項(xiàng)，從而弱化了較大的突變量在檢測中的作用，而適當(dāng)增加了殘差的影響，對由于系統(tǒng)負(fù)荷正常波動而引起的量測量突變有一定的抑制作用。 　　該方法是建立在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不變、系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)的假設(shè)之上的，但實(shí)際系統(tǒng)常有開關(guān)操作和負(fù)荷的快速增減，因此，必須在突變量檢測的假設(shè)條件不成立時(shí)，將之閉鎖，這就是該方法的局限性。 　　2.2 自主選擇的檢測方法 　　以上介紹的兩種檢測方法均可用于實(shí)際應(yīng)用，但有各自的適用條件，對于超出其適用條件的量測難以檢測。本文針對各種檢測方法的局限性，提出由估計(jì)器根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的量測條件，自主選擇檢測方法的實(shí)用性判據(jù)。 　　自主選擇的原則及理由如下： 　　（1）原則1　若系統(tǒng)有開關(guān)操作，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化后，依次采樣做狀態(tài)估計(jì)，此時(shí),均采用標(biāo)準(zhǔn)殘差檢測，直到相鄰兩次估計(jì)出的系統(tǒng)狀態(tài)量變化不大時(shí)，在以后的估計(jì)中啟用量測量突變檢測，閉鎖標(biāo)準(zhǔn)殘差檢測。 　　理由　標(biāo)準(zhǔn)殘差檢測雖無法識別相關(guān)多不良數(shù)據(jù)，但由于誤差在采樣中的分布是隨機(jī)的，在開關(guān)操作后相鄰兩次狀態(tài)估計(jì)中出現(xiàn)完全相同的相關(guān)多不良數(shù)據(jù)的情況微乎其微,因此，采用以上判據(jù)確定的系統(tǒng)狀態(tài)量做為突變量檢測的基準(zhǔn)值是可行的。 　?。?）原則2　若由突變量檢測方法檢測出的可疑量測中，不含注入型量測且不含未裝設(shè)注入量測節(jié)點(diǎn)的相關(guān)聯(lián)支路量測，即認(rèn)為是可靠檢測。 　　理由　此時(shí)系統(tǒng)的控制變量（電源、負(fù)荷）均未發(fā)生變化，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不變的情況下系統(tǒng)狀態(tài)變量也不會發(fā)生較大變化，因此滿足量測量突變檢測的適用條件。 　　當(dāng)系統(tǒng)的控制變量（電源、負(fù)荷）發(fā)生快速變化，系統(tǒng)狀態(tài)量也相應(yīng)發(fā)生較大變化,突變量檢測方法不再適用，而此時(shí)又沒有開關(guān)操作，因此，如何正確區(qū)分正常的負(fù)荷快速變化和注入型量測是否出現(xiàn)不良數(shù)據(jù)就成為本方法的關(guān)鍵。下面就詳細(xì)討論判別此類情況的判據(jù)。 [b]3 判別是否系統(tǒng)負(fù)荷快速變化的判據(jù) [/b]　　3.1 網(wǎng)絡(luò)及量測信息鄰接表 　　網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和量測信息可存于一個(gè)鄰接表中，此表的具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。 　　Head節(jié)點(diǎn)：依次為網(wǎng)絡(luò)中的順序編號節(jié)點(diǎn)，頭節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)中應(yīng)包含該節(jié)點(diǎn)是否是注入型節(jié)點(diǎn)、是否裝有注入型量測，及注入有功、無功功率量測值等信息。 　　Node節(jié)點(diǎn)：與Head節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的節(jié)點(diǎn)，鄰接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)中應(yīng)包含該節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)編號、以Head節(jié)點(diǎn)編號和Node節(jié)點(diǎn)編號為端點(diǎn)的支路量測量裝設(shè)地點(diǎn)，及該支路有功、無功量測值等信息。 　　3.2 判別的原則和方法 　　若由突變量檢測法檢測出的可疑量測集中含有注入型量測以及未裝設(shè)注入型量測的注入型節(jié)點(diǎn)的相關(guān)支路量測，此時(shí)可由注入型量測所在割集的功率和是否小于閾值來判定是否有負(fù)荷的快速變化，若有，則閉鎖突變量檢測方法而啟用殘差檢測方法。 　　具體判別方法：假設(shè)可疑量測集中含i節(jié)點(diǎn)注入量，則i節(jié)點(diǎn)的相關(guān)聯(lián)支路及i節(jié)點(diǎn)注入量構(gòu)成一割集，即鄰接表i行鏈中所有功率量測滿足 　　式中　Pli，Qli為與i節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的支路的有功、無功功率量測值；Pni，Qni為注入i節(jié)點(diǎn)的有功、無功功率量測值。 　　若與i節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的各支路中有兩端均未裝設(shè)功率量測的支路，假設(shè)該支路為l支路，其兩端節(jié)點(diǎn)編號為i、j。則除該支路外所有與i、j節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的支路及i、j節(jié)點(diǎn)注入功率構(gòu)成一割集，若該割集中仍有未知功率支路，則將該支路另一端點(diǎn)也加入到該割集中，以此類推，直到找到一全部支路均有量測量的割集，若該割集滿足 　　式中 閾值Dp為割集中所含支路數(shù)×網(wǎng)絡(luò)中支路有功損耗最大值；閾值Dq為割集中所含支路數(shù)×網(wǎng)絡(luò)中支路無功損耗最大值。 　　若該割集中含兩個(gè)及兩個(gè)以上可疑量測，則認(rèn)為此時(shí)i節(jié)點(diǎn)負(fù)荷發(fā)生了較大變化，從而引起了系統(tǒng)狀態(tài)量的較大變化，由于此時(shí)是負(fù)荷或發(fā)電機(jī)出力的正常變化，量測量突變量檢測方法已不再適用。因而將之閉鎖并啟動標(biāo)準(zhǔn)殘差檢測直至相鄰兩次估計(jì)結(jié)果相差不大時(shí)，再切換回突變量檢測。若式（6）不能滿足，說明此割集中含不良數(shù)據(jù)，認(rèn)為突變量檢測結(jié)果正確。 　　對于可疑量測集中未裝設(shè)注入量測節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)支路，可在其有注入量測的一端尋找可檢測割集，判別方法同上。 [b]4 算法 [/b]　　根據(jù)以上原則編制的算法如下： 　　（1）估計(jì)器初始啟動時(shí)，flag＝0； 　?。?）做狀態(tài)估計(jì)，判斷是否有開關(guān)操作，若有，flag＝0；否則判斷flag是否等于1，若flag＝1，轉(zhuǎn)（6）； 　?。?）啟動標(biāo)準(zhǔn)殘差檢測及J（x）檢測； 　?。?）經(jīng)辨識（逐次型估計(jì)辨識法），將估計(jì)的最終結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫，判斷相鄰兩次估計(jì)結(jié)果狀態(tài)差值的最大值Δx，若滿足max｜Δx｜＜d（閾值），flag＝1； 　?。?）轉(zhuǎn)（2），做下一次采樣； 　?。?）啟動突變量檢測，得可疑量測集K； 　?。?）對K中可疑量測逐一查找鄰接表，若無注入型量測和未裝設(shè)注入型量測的相關(guān)聯(lián)支路量測，經(jīng)辨識將估計(jì)結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫，轉(zhuǎn)（2）；若有此類量測，則按原則三所述區(qū)分負(fù)荷是否發(fā)生了較大變化，若發(fā)生了較大變化，flag＝0轉(zhuǎn)（3），否則經(jīng)辨識將估計(jì)結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫，轉(zhuǎn)（2）。 5 算例分析 　　大港地區(qū)電網(wǎng)的一個(gè)13節(jié)點(diǎn)子網(wǎng)示意圖如圖2所示，實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)如表1所示。 　　其中第15次狀態(tài)估計(jì)時(shí)可疑量測集中含節(jié)點(diǎn)注入量測P4、Q4，因?yàn)楸竟?jié)點(diǎn)割集中支路L24沒有裝量測，查找包含2、4節(jié)點(diǎn)的割集｛L32、L25、L4｝功率和是否小于閾值（功率值以標(biāo)幺值表示，式中0．001、0．0015分別為網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行時(shí)支路有功、無功損耗最大值） 　　P4＋P23＋P25＝P4－P32－P52＝0．0281－ 　　0．0733－（－0．0432）＝0．002＜3×0．001 　　Q4＋Q23＋Q25＝Q4－Q32－Q52＝0．009－ 　　0．0447－（－0．0318）＝0．0039＜3×0．0015 　　此時(shí)認(rèn)為4節(jié)點(diǎn)負(fù)荷有大的變化，突變量檢測方法已不再適用，啟動標(biāo)準(zhǔn)殘差檢測。 [b]6 結(jié)論 [/b]　　本方法可以很好地利用現(xiàn)有不良數(shù)據(jù)檢測方法的優(yōu)點(diǎn)，作到揚(yáng)長避短。在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。 [b]參考文獻(xiàn) [/b]　　［1］于爾鏗，等．電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)［M］．北京：水電出版社，1985． 　　［2］李義．電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)中的不良數(shù)據(jù)的檢測和辨識［D］．天津大學(xué)，1992． 　?。?］趙海天，等．多不良數(shù)據(jù)的相關(guān)量測檢測方法［J］．中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，1990，10（6）． 　?。?］張興民，等．利用圖論方法進(jìn)行多不良數(shù)據(jù)檢測與辨識［J］．中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，1997，17（1）． 　　［5］賈沛璋，等．最優(yōu)估計(jì)及其應(yīng)用［M］．北京：科學(xué)出版社，1984． 　?。?］于爾鏗，劉廣一，等．能量管理系統(tǒng)（EMS）［M］．北京：科學(xué)出版社，1998．