指数加权最小二乘抗差估计在漳州台区电网的应用

黄晓彤　谢翊昕

摘 要：配网状态估计是利用冗余的量测数据估计系统的运行状态，是配电管理系统各种高级应用软件的重要基础。早期配网状态估计存在量测冗余不足，传统最小二乘估计方法易受不良数据影响而降低状态估计性能和结果精度。鉴于此，文章基于台区电网中智能电表的实时量测信息，采用指数型等价权函数，建立了带等式约束的指数加权最小二乘抗差估计模型，并将该方法在漳州典型台区电网进行了应用测试和实例分析。结果表明，文章模型方法能够有效提高台区电网状态估计精度和收敛性能，具有广阔的工程应用前景。

关键词：台区电网；状态估计；抗差最小二乘；指数型权函数

1 概述

低压台区电网直接联接于电力用户，具有点多面广、负荷变化频繁等特点，为保证配电系统安全经济运行，加强对低压台区电网的运行监测与控制显得尤为重要。配网状态估计则是根据一定的估计准则，利用冗余的量测数据估计系统的运行状态，为配电系统分析计算提供运行状态信息和实时数据，是配电管理系统各种高级应用软件的重要基础[1]。

漳州电网在配网自动化工程建设初期，由于实时量测装置较少导致系统量测冗余度不足，中低压配网特别是低压台区电网通常只能根据电力用户的历史电量、容量、账单、负荷类型等信息，构造大量负荷功率伪量测来估计系统状态，其估计精度难以满足实际生产的需要。随着高级量测体系（Advanced Metering Infrastructure，AMI）的发展，智能电表作为AMI数据采集计量的核心设备，开始大规模推广并应用于漳州低压台区。目前，漳州台区电网的智能电表覆盖率已接近90%，智能电表可提供用户终端的三相有功、无功和三相电压电流幅值等实时量测[2]，从而为漳州台区电网状态估计带来了新的契机。

最小二乘估计是正态分布的极大似然估计，模型简单，因此广泛应用于电力系统状态估计；但传统最小二乘估计方法抗粗差效果差，易受不良数据影响而直接降低状态估计性能和结果精度。随着抗差估计理论的发展及计算机技术的进步，现已有文献研究提出了抗差最小二乘估计方法，利用等价权函数赋予了传统加权最小二乘估计抵制不良数据影响的能力[3]。

鉴于此，为提高台区电网状态估计性能和估计精度，文章结合漳州台区智能电表的实时量测信息，采用指数型权函数，建立臺区电网指数加权最小二乘抗差估计模型。最后将该模型方法应用于漳州典型台区的工程实践，以验证所提方法的实用性和有效性。

2 台区电网指数加权最小二乘抗差估计模型

2.1 台区电网状态估计的量测方程

随着智能电网高级量测体系（Advanced Metering Infrastructure，AMI）的发展，智能电表作为AMI数据采集计量的核心设备，开始广泛应用于漳州低压台区。根据低压台区电网的三相四线制网络结构特点，基于台区智能电表的实时量测信息，即用户负荷终端的各相有功、无功以及节点电压、电流幅值等实时量测，文章在节点注入电流方程的基础上，建立状态估计的量测方程，主要包括：

由此可知，当系统量测无不良数据时，文章EFWLS方法与WLS估计的计算结果精度基本相同，且两种方法计算的电压幅值和相角的估计误差（如表1中第2～3行）都很小。但当系统存在不良数据时，EFWLS方法仍能保持较高的估计精度，其估计结果误差明显小于WLS方法的估计结果，即文章方法能够有效抑制不良数据影响。因此，文章EFWLS方法具有较高的估计精度和良好的抗差性能。

5 结束语

文章基于漳州台区电网中智能电表的实际量测信息，采用指数型等价权函数，建立了台区电网指数加权最小二乘抗差估计模型，并介绍了该方法在漳州台区电网中的应用方法和实际应用效果。现场的实际应用结果表明，台区电网指数加权最小二乘抗差估计方法能够抑制不良数据影响，有效提高台区状态估计结果精度和收敛性能，具有良好的工程应用前景。

参考文献

[1]于尔铿.电力系统状态估计[M].北京：水利电力出版社，1985：1-4.

[2]谷延军，申卫昌，刘骊.基于ATT7026A的高精度智能电表设计[J].电网技术，2007，31（增刊2）：318-320.

[3]周江文，黄幼才，杨元喜，等. 抗差最小二乘法[M].武汉：华中理工大学出版社，1997：104-167.

[4]赵雪骞.电力系统抗差状态估计与参数估计方法研究[D].重庆：重庆大学，2012.

[5]余娟，廖龙飞，朱黎丽，等.抗不良杠杆量测的稳定收敛状态估计方法[J].电子科技大学学报，2014，43（4）：552-556.

[6]李碧君，薛禹胜，顾锦汶，等. 基于权函数的电力系统状态估计算法[J].电力系统自动化，1999，23（8）：32-34.