本發明涉及信息處理領域，具體而言，涉及一種配電網信息的確定方法及裝置。

背景技術：

隨著智能電網的不斷發展，大量的分布式能源、可控、儲能等多種負荷將會不斷接入配電網，導致配電網結構逐漸復雜，配電網的運行與控制面臨著更大的挑戰。高級配電運行(advanced distribution operation，ADO)要求配電網的拓撲結構能夠根據運行狀況靈活調整，并對系統的狀態進行實時的監控與分析。這就首先要確定配電網的運行狀態。因此，對配電網進行狀態估計對配電網的運行規劃運行具有重要的指導意義。

由于配電網受到成本、安裝條件與運行條件等諸多限制，配電網中主要以電流量測為主，無法配置大量的、高精度的實時測量，。同時，由于實時量測和偽量測的精度相差很大，導致隨著偽量測數目的增加，配電網狀態估計精度下降。因此為了提高配電網狀態估計的精度，需要根據狀態估計誤差評估結果，在量測有限的情況下合理配置實時量測。

針對上述的計算配電網狀態預估誤差值效率低的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術實現要素：

本發明實施例提供了一種配電網信息的確定方法及裝置，以至少解決計算配電網狀態預估誤差值效率低的技術問題。

根據本發明實施例的一個方面，提供了一種配電網信息的確定方法，包括：獲取配電網的量測信息；基于所述量測信息確定量測矩陣和第一協方差矩陣；根據新增的電流量測，確定所述量測矩陣的第一更新參數和所述第一協方差矩陣的第二更新參數；在確定新增的電流量測后，至少根據所述第一更新參數和所述第二更新參數，確定所述配電網狀態的預估誤差值。

進一步地，所述量測信息包括所述配電網的支路數目、可配置電流量測的支路集合以及需要配置的電流量測數量。

進一步地，在確定所述配電網狀態的預估誤差值之前，所述方法還包括：根據預先定義的量測方程和預先獲取的量測矢量，確定基于加權最小二乘法的配電網狀態估計的目標函數。

進一步地，根據新增的電流量測，確定所述量測矩陣的第一更新參數和所述第一協方差矩陣的第二更新參數包括：根據所述新增的電流量測，確定所述量測矩陣中的新增行元素，其中，所述第一更新參數包括所述新增行元素；根據所述新增的電流量測，確定所述第一協方差矩陣中的新增量測誤差，其中，所述第二更新參數包括所述新增量測誤差。

進一步地，在確定新增的電流量測后，至少根據所述第一更新參數和所述第二更新參數，確定所述配電網狀態的預估誤差值包括：基于所述量測矩陣和所述第一協方差矩陣計算第一信息矩陣D₀；根據如下公式，確定與所述第一信息矩陣對應的第二協方差矩陣：E＝D^-1，E＝D^-1＝D₀^-1-D₀^-1h_l[h_l^TD₀^-1h_l+σ_l²]^-1h_l^TD₀^-1，其中，D₀表示所述第一信息矩陣，h_l表示所述新增行元素，σ_l表示所述新增量測誤差；在確定新增的電流量測后，通過所述第二協方差矩陣，確定所述配電網狀態的預估誤差值。

根據本發明實施例的另一方面，提供了一種配電網信息的確定裝置，包括：獲取單元，用于獲取配電網的量測信息；第一確定單元，用于基于所述量測信息確定量測矩陣和第一協方差矩陣；第二確定單元，用于根據新增的電流量測，確定所述量測矩陣的第一更新參數和所述第一協方差矩陣的第二更新參數；第三確定單元，用于在確定新增的電流量測后，至少根據所述第一更新參數和所述第二更新參數，確定所述配電網狀態的預估誤差值。

進一步地，所述量測信息包括所述配電網的支路數目、可配置電流量測的支路集合以及需要配置的電流量測數量。

進一步地，所述裝置還包括：第四確定單元，用于確定所述配電網狀態的預估誤差值，根據預先定義的量測方程和預先獲取的量測矢量，確定基于加權最小二乘法的配電網狀態估計的目標函數。

進一步地，第二確定單元包括：第一確定模塊，用于根據所述新增的電流量測，確定所述量測矩陣中的新增行元素，其中，所述第一更新參數包括所述新增行元素；第二確定模塊，用于根據所述新增的電流量測，確定所述第一協方差矩陣中的新增量測誤差，其中，所述第二更新參數包括所述新增量測誤差。

進一步地，第三確定單元包括：計算模塊，用于基于所述量測矩陣和所述第一協方差矩陣計算第一信息矩陣D₀；第三確定模塊，用于根據如下公式，確定與所述第一信息矩陣對應的第二協方差矩陣：

E＝D^-1，E＝D^-1＝D₀^-1-D₀^-1h_l[h_l^TD₀^-1h_l+σ_l²]^-1h_l^TD₀^-1，其中，D₀表示所述第一信息矩陣，h_l表示所述新增行元素，σ_l表示所述新增量測誤差；第四確定模塊，用于在確定新增的電流量測后，通過所述第二協方差矩陣，確定所述配電網狀態的預估誤差值。

在本發明實施例中，可以獲取配電網的量測信息，并基于獲取到的量測信息確定出量測矩陣和第一協方差矩陣，根據新增的電流量測，確定量測矩陣的第一更新參數和第一協方差矩陣的第二更新參數，最后，至少根據第一更新參數和第二更新參數，確定新增的電流量測對配電網狀態的預估誤差值。根據本發明實施方式，可以根據量測信息得到第一協方差矩陣和量測矩陣，并根據新增的電流量測確定量測矩陣的第一更新參數和第一協方差矩陣的第二更新參數，從而準確的得到新增的電流量測對配電網狀態的預估誤差值，解決計算配電網狀態預估誤差值效率低的技術問題。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1是根據本發明實施例的一種可選的配電網信息的確定方法的流程圖；

圖2是根據本發明實施例的另一種可選的配電網信息的確定方法的流程圖；

圖3是根據本發明實施例的一種可選的配電網信息的確定裝置的結構圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分的實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發明保護的范圍。

需要說明的是，本發明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”等是用于區別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這里描述的本發明的實施例能夠在除了這里的圖示或描述以外的順序實施。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對于這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。

根據本發明實施例，提供了一種配電網信息的確定方法實施例，需要說明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執行指令的計算機系統中執行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執行所示出或描述的步驟。

下面對本發明的術語做出解釋：

支路電流法：以支路電流復向量作為狀態變量，將支路的有功功率和無功功率通過量測變換轉化成為支路電流量測，再進行狀態估計。

矢量：即有大小又有方向的量。

最小二乘法：是一種數學優化技術，通過最小化誤差的平方和找到一組數據的最佳函數匹配，用最簡單的方法求得一些不可知道的真值，從而令誤差平方之和最小。

加權最小二乘法：是對原模型進行加權，使之成為一個新的不存在異方差性的模型，然后采用最小二乘法估計其參數。

圖1是根據本發明實施例的一種可選的配電網信息的確定方法的流程圖，如圖1所示，該方法包括如下步驟：

步驟S102，獲取配電網的量測信息；

步驟S104，基于量測信息確定量測矩陣和第一協方差矩陣；

步驟S106，根據新增的電流量測，確定量測矩陣的第一更新參數和第一協方差矩陣的第二更新參數；

步驟S108，在確定新增的電流量測后，通過第二協方差矩陣，確定配電網狀態的預估誤差值。

通過上述實施例，可以獲取配電網的量測信息，并基于獲取到的量測信息確定出量測矩陣和第一協方差矩陣，根據新增的電流量測，確定量測矩陣的第一更新參數和第一協方差矩陣的第二更新參數，最后，在確定新增的電流量測后，通過第二協方差矩陣，確定配電網狀態的預估誤差值。根據本發明實施方式，可以根據量測信息得到第一協方差矩陣和量測矩陣，并根據新增的電流量測確定量測矩陣的第一更新參數和第一協方差矩陣的第二更新參數，從而在得到新增的電流量測后，準確確定出配電網狀態的預估誤差值，提高了計算配電網狀態的預估誤差值的效率，解決計算配電網狀態預估誤差值效率低的技術問題。

在實施方式中，可以對配電網的狀態誤差進行估計，在確定配電網的狀態時，可以預先獲取配電網的量測信息，可選的，量測信息可以包括配電網的支路數目、可配置電流量測的支路集合以及需要配置的電流量測數量。配電網可以包括主路和支路，其中，配電網的支路數目可以為多個。對于可配置電流量測的支路集合，可以為對配電網的各個電流量測的支路的集合；對于需要配置的電流量測數量，可以是在對配電網的狀態預估時，確定需要配置的電流量測的數量，該數量可以為多個。

另一種可選的，對配電網進行狀態估計可以通過節點電壓法、支路電流法或者支路功率法。優選的，可以基于支路電流法的狀態估計算法來對配電網的狀態進行預估。支路電流可以包括實部和虛部，可以將支路電流的實部和虛部作為配電網的系統狀態的變量。

可選的，配電網中存在的量測可以包括電壓幅值量測、電流(幅值)量測、支路功率量測和注入功率量測。優選的，本發明實施方式中的配電網可以通過電流量測來實現。

另一種可選的實施方式，在確定配電網狀態的預估誤差值之前，方法可以包括：根據預先定義的量測方程和預先獲取的量測矢量，確定基于加權最小二乘法的配電網狀態估計的目標函數。

其中，量測矢量可以是提前獲取的。通過預先獲取到量測矢量和量測方程，根據加權最小二乘法的配電網系統狀態估計目標函數，其中，量測方程可以為非線性量測方程。

可選的，根據新增的電流量測，確定量測矩陣的第一更新參數和第一協方差矩陣的第二更新參數包括：根據新增的電流量測，確定量測矩陣中的新增行元素，其中，第一更新參數包括新增行元素；根據新增的電流量測，確定第一協方差矩陣中的新增量測誤差，其中，第二更新參數包括新增量測誤差。

另一種可選的實施方式，至少根據第一更新參數和第二更新參數，確定新增的電流量測對配電網狀態的預估誤差值包括：基于量測矩陣和第一協方差矩陣計算第一信息矩陣D₀；根據如下公式，確定與第一信息矩陣對應的第二協方差矩陣：E＝D^-1，E＝D^-1＝D₀^-1-D₀^-1h_l[h_l^TD₀^-1h_l+σ_l²]^-1h_l^TD₀^-1其中，D₀表示第一信息矩陣，h_l表示新增行元素，σ_l表示新增量測誤差；在確定新增的電流量測后，通過所述第二協方差矩陣，確定所述配電網狀態的預估誤差值。

下面是根據本發明的具體實現方式。

圖2是根據本發明的另一種可選的配電網信息的確定方法的流程圖，如圖2所示，該方法包括：

步驟S201：獲取配電網的量測信息，確定配電網系統的拓撲結構、線路參數和量測系統。

獲取配電網中的支路數目n、可配置電流量測的支路集合M和需要配置的電流量測數量m。

x表示狀態變量，量測矢量與系統狀態變量之間的關系可以用非線性量測方程表示：Z＝h(x)+ε，式中，Z表示量測矢量，Z＝[z₁，z₂，...，z_m]^T，其中，z_i表示系統的第i個量測，i＝1，2，...，m。本發明實施例以電流幅值的平方作為量測量，量測矢量為I＝[I₁²，I₂²，...，I_m²]^T，矢量I的第k個元素為第i條支路電流的幅值I_i。

本發明在直角坐標系下，以支路電流的實部和虛部作為狀態變量，其中，x_ki表示系統的第k條支路電流的實部，x_kj表示系統的第k條支路電流的虛部。因此x＝[I_1i，I_1j，I_2i，I_2j，...，I_ni，I_nj]^T，k＝1，2，...，n。

h(x)表示非線性量測函數，表示了量測矢量I和狀態變量x之間的關系。即

I_k²＝I_ki²+I_kj²

ε表示量測誤差，ε＝[ε₁，ε₂，...，ε_m]^T，其中，ε_i表示系統的第i個量測的量測誤差。

步驟S203：確定目標函數。

根據預先定義的量測矢量和獲取的量測方程，建立基于加權最小二乘法的系統狀態估計目標函數：

minJ＝[Z-h(x)]TW[Z-h(x)]

其中，W為量測權重矩陣，W＝[w₁，w₂，...，w_m]^T，w_i表示第i量測值所占權重。

步驟S205：確定量測矩陣。

H是量測函數方程對x的偏倒數矩陣。

在本發明實施方式中，原量測矩陣H₀＝(h_kki)_m×2n，而因此可得量測矩陣H₀的元素如下：

而其余元素為0，因此量測矩陣H₀是一個稀疏矩陣。

步驟S207：確定量測的協方差矩陣。

如果整個量測系統正常，量測的誤差期望可以服從標準差為σ的正態分布，R＝E(εε^T)。由于各個量測相互獨立，其對應的量測誤差之間也相互對立。因此可得，原量測的協方差矩陣R₀＝(r_kl)_m×m，R₀＝diag(σ₁²,σ₂²,…,σ_m²)為對角陣。式中，σ_k是量測k的測量誤差(標準差)，k＝1,2,…,m。研究表明，對于量測i，當量測權重矩陣W＝R^-1＝diag(σ₁^-2,σ₂^-2,…,σ_m^-2)時，上述優化問題可得到最優解。

步驟S209：確定新的量測矩陣和新的量測協方差矩陣。

在配電網中可以增加一個電流量測，這時會在量測矩陣中多增加一行元素h_l，其中

則新的量測矩陣為H^T＝[H₀^T h_l^T]_2n×(m+1)。

而新的量測的協方差矩陣是因此

步驟S211：確定信息矩陣。

信息矩陣記錄量測系統的結構參數、網絡參數和量測精準度等信息。信息矩陣D與量測矩陣H和量測協方差矩陣R存在如下關系：

D＝H^TR^-1H

由此我們可以得到初始原信息矩陣D₀＝H₀^TR₀^-1H₀＝(d_ij)_2n×2n

當配電網中新增一個電流量測時，可以得到新的信息矩陣D：

步驟S213：確定新的協方差矩陣。

初始協方差矩陣E₀＝D₀^-1。是一個2n×2n的對稱方陣，其對角元即為各個狀態的估計結果的誤差。由于產生了一個新的信息矩陣，需要對新的信息矩陣重新進行求逆的工作。根據已知的原信息矩陣D₀、量測新增行元素h_l和新增量測誤差σ_l，即可得到新的協方差矩陣。其推導過程如下：

設矩陣矩陣(b是常數)，其中，矩陣A、B是互逆矩陣，因此有

式中，A、B相應子塊具有相同的維數，D₀和B₁₁均為可逆方陣，右側是單位矩陣，展開公式，可得

D₀B₁₁+h_lB₂₁＝I₁₁

D₀B₁₂+h_lb＝0

h_l^TB₁₁+(-σ_l²)B₂₁＝0

h_l^TB₁₂+(-σ_l²)b＝1

由B₁₁h_l^T+(-σ_l²)B₂₁＝0可得

代入D₀B₁₁+h_lB₂₁＝I₁₁中，可得到

故得

由D₀B₁₂+h_lb＝0可得

B₁₂＝-D₀^-1h_lb

代入h_l^TB₁₂+(-σ_l²)b＝1有

[-h_l^TD₀^-1h_l+(-σ_l²)]b＝1

即

由于A、B互逆，故有

可得到

B₂₁D₀+bh_l^T＝0

即

B₂₁＝-bh_l^TD₀^-1

由D₀B₁₂+h_lb＝0可得

代入D₀B₁₁+h_lB₂₁＝I₁₁中

將上文求得的B₁₁、B₁₂、B₂₁和b代入中，移相整理可得

B₁₁＝D₀^-1+D₀^-1h_l[-h_l^TD₀^-1h_l+(-σ_l²)]^-1h_l^TD₀^-1

比較和上式可得

由于，因此可得

E＝D^-1＝D₀^-1-D₀^-1h_l[h_l^TD₀^-1h_l+σ_l²]^-1h_l^TD₀^-1

＝E₀-E₀h_l[h_l^TE₀h_l+σ_l²]^-1h_l^TE₀

步驟S215：根據得到的新協方差矩陣，比較狀態估計誤差。

本發明實施例，可以通過對配電網的狀態的預估誤差值的標膠，來評估新增量測對狀態估計的影響程度。

通過上述實施方式，根據給出狀態誤差的計算方法，判斷配電網狀態估計結果的誤差范圍，通過加權最小二乘法得到配電網系統的預估目標函數。在以標準差作為狀態估計誤差的衡量標準時，可以根據量測矩陣和量測的協方差矩陣得到信息矩陣，再通過信息矩陣求逆的方式得到狀態估計的誤差矩陣。本發明實施方式，可以在配電網中新增一個量測，新增量測對狀態結果誤差所造成的影響進行評估。

對于上述實施方式，在配電網中新增一個電流量測，減少了原本所需的的計算量。本發明實施例提出了量測對配電網狀態誤差影響的評估方式，其可以是基于支路電流法的狀態估計算法，首先，獲取配電網中的支路數目n、可配置電流量測的支路集合M和需要配置的電流量測數量m，并確定量測矩陣H₀和量測的協方差矩陣R₀，通過公式D＝H^TR^-1H求得原信息矩陣D₀。然后根據新增的量測，確定量測矩陣中新增的一行元素和新增量測誤差，并結合原信息矩陣D₀，根據公式

E＝D^-1＝D₀^-1-D₀^-1h_l[h_l^TD₀^-1h_l+σ_l²]^-1h_l^TD₀^-1

得到新的協方差矩陣。最后根據得到的新協方差矩陣，由狀態估計誤差減小的程度來評估新增量測對狀態估計的影響程度。該方法極大地減少了原本所需的的計算量，避免了不必要的資源消耗。提高了計算配電網狀態預估誤差值的效率。

圖3是根據本發明實施例的一種可選的配電網信息的確定裝置的結構圖，如圖3所示，該裝置包括：獲取單元31，用于獲取配電網的量測信息；第一確定單元33，用于基于量測信息確定量測矩陣和第一協方差矩陣；第二確定單元35，用于根據新增的電流量測，確定量測矩陣的第一更新參數和第一協方差矩陣的第二更新參數；第三確定單元37，用于在確定新增的電流量測后，至少根據所述第一更新參數和所述第二更新參數，確定所述配電網狀態的預估誤差值。

通過上述實施例，可以通過獲取單元31獲取配電網的量測信息，并通過第一確定單元33基于獲取到的量測信息確定出量測矩陣和第一協方差矩陣，通過第二確定單元35根據新增的電流量測，確定量測矩陣的第一更新參數和第一協方差矩陣的第二更新參數，最后，通過第三確定單元37在確定新增的電流量測后，至少根據所述第一更新參數和所述第二更新參數，確定所述配電網狀態的預估誤差值。根據本發明實施方式，可以根據量測信息得到第一協方差矩陣和量測矩陣，并根據新增的電流量測確定量測矩陣的第一更新參數和第一協方差矩陣的第二更新參數，從而在得到新增的電流量測后，準確的確定出配電網狀態的預估誤差值，解決計算配電網狀態預估誤差值效率低的技術問題。

可選的，量測信息包括配電網的支路數目、可配置電流量測的支路集合以及需要配置的電流量測數量。

另一種可選的實施方式，裝置還包括：第四確定單元，用于在確定所述配電網狀態的預估誤差值之前，根據預先定義的量測方程和預先獲取的量測矢量，確定基于加權最小二乘法的配電網狀態估計的目標函數。

其中，第二確定單元包括：第一確定模塊，用于根據新增的電流量測，確定量測矩陣中的新增行元素，其中，第一更新參數包括新增行元素；第二確定模塊，用于根據新增的電流量測，確定第一協方差矩陣中的新增量測誤差，其中，第二更新參數包括新增量測誤差。

可選的，第三確定單元包括：計算模塊，用于基于量測矩陣和第一協方差矩陣計算第一信息矩陣D₀；第三確定模塊，用于根據如下公式，確定與第一信息矩陣對應的第二協方差矩陣：E＝D^-1，E＝D^-1＝D₀^-1-D₀^-1h_l[h_l^TD₀^-1h_l+σ₁²]^-1h_l^TD₀^-1，其中，D₀表示第一信息矩陣，h_l表示新增行元素，σ_l表示新增量測誤差；第四確定模塊，用于在確定新增的電流量測后，通過所述第二協方差矩陣，確定所述配電網狀態的預估誤差值。

上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。

在本發明的上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側重，某個實施例中沒有詳述的部分，可以參見其他實施例的相關描述。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的技術內容，可通過其它的方式實現。其中，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如所述單元的劃分，可以為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特征可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，單元或模塊的間接耦合或通信連接，可以是電性或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目的。

另外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現，也可以采用軟件功能單元的形式實現。

所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基于這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可為個人計算機、服務器或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：U盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、移動硬盤、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。