隐蔽式攻击下的网络控制系统状态区间估计

针对隐蔽式攻击环境下的网络化控制系统研究了状态区间估计问题。根据隐蔽式攻击的生成条件,构建了攻击信号上界和下界的计算方法。基于中心对称多胞体方法,设计了针对离散网络控制系统的中心对称多胞体观测器,同时给出了中心点和生成矩阵的迭代更新公式。为了得到满足性能要求的观测器增益矩阵,构建了以H_(∞)参数表征的优化线性矩阵不等式。用一个仿真算例对所提方法与现有方法进行了对比,结果表明所提方法是有效的,且具有更高的精确性。

多源量测环境下计及时延融合的配电网区间状态估计

配电网运行的不确定性和量测误差的未知但有界性使得精准感知系统状态难以实现。为此,文中考虑多源量测环境提出了一种计及时延融合的配电网区间状态估计方法。首先,扩展微型同步相量测量装置的量测范围,增加高精度量测冗余,提出多源量测数据融合策略实现量测数据在采样时刻上的同步。其次,基于区间数建立计及量测不确定性的区间状态估计模型,并线性化区间量测函数以降低模型复杂度。然后,提出结合区间约束传播的改进Krawczyk-Moore(KM)算法求解区间状态估计模型,采用改进的KM算子设定合理的初始解区间,引入区间约束传播缓解KM算法区间过度扩张的问题。基于IEEE 33节点和IEEE 118节点配电系统的仿真结果表明,所提方法在保证区间完备性的同时有效降低了估计区间的保守性。

计及SOP损耗的交直流配电网三相区间状态估计

随着分布式电源及智能软开关(SOP)等新型设备投入配电网运行,需要对交直流配电网进行精确的状态估计。首先构建了交直流配电网的区间状态估计模型,考虑三相不对称性与交直流之间的耦合;其次,为计及SOP的损耗,增设SOP两侧支路电流作为状态变量,完善了区间状态估计中的雅克比矩阵;最后采用基于迭代运算的线性规划方法进行区间状态估计。在修改IEEE33节点算例上进行仿真,结果表明所提方法能保证计及SOP损耗的状态估计结果的准确性。

高比例新能源下的交直流配电网预测辅助区间状态估计

分布式电源(DG)出力的随机性和波动性、量测误差分布的不确定性给交直流配电网准确的态势感知带来了挑战。文中在利用区间形式描述DG出力和量测值的基础上,建立了交直流主动配电网的三相区间状态估计模型,旨在获得多重不确定性因素影响下系统状态所处的整个区间。为了获得准确的初始状态区间,利用历史状态预测当前时刻的状态区间,并基于非线性优化模型进行区间修正以确保预测区间的合理性。然后,利用基于中值定理的非线性等式放缩方法将非线性区间状态估计模型转化为线性优化模型,保证估计区间的完备性。最后,通过仿真算例验证了所提方法的有效性。

采用区间动态状态估计的局部不可观系统谐波源定位

传统动态谐波状态估计方法无法有效应对线路参数不确定或局部不可观系统问题,因此用于谐波源定位仍存在较大的局限性。针对上述不足,该文提出基于区间动态状态估计的局部不可观系统谐波源定位方法。首先,利用多端口等效将局部不可观系统转化为等效可观系统,在考虑线路参数不确定性前提下,采用基于误差最优上界的区间卡尔曼滤波算法进行区间动态谐波状态估计;其次,筛选出高度线性相关的状态量,并采用区间中点线性回归辨识回归系数,将其与不可观区域中的节点进行匹配,将匹配度最高的节点视为不可观区域中谐波源所在位置;最后通过算例验证所提方法的可行性与准确性。

采用区间型非同步监测数据的鲁棒动态谐波状态估计

当前的谐波状态估计大多采用同步相量测量数据,但数据获取成本大,难以满足谐波状态估计的可观要求。相比较而言,电能质量监测装置成本更小、利于大范围布设,更容易满足谐波状态估计的可观要求,但谐波状态估计精度较低。因此,该文基于非同步谐波监测数据,提出鲁棒动态谐波状态估计方法。首先,构建考虑谐波状态不确定性的动态谐波状态估计模型,并通过相角同步化手段处理非同步的谐波监测数据,以获取模型求解的启动值;其次,提出结合区间泰勒展开和上界优化方法的扩展区间卡尔曼滤波算法,对动态谐波状态估计模型进行求解,降低所得区间谐波状态估计量的保守性;同时,采用基于鲁棒因子的增益矩阵自适应调整方法,剔除坏数据对状态估计准确性的影响;最后,在IEEE57节点系统算例验证该文方法的可行性与有效性。

三阶段式交直流混合主动配电网三相区间状态估计

为了解决主动配电网由于采用大量伪量测而使得各节点量测质量差别大且伪量测很难给出概率密度分布,只能给定误差量测区间的问题,提出一种三阶段式区间状态估计方法来过滤主动配电网中的量测生数据。首先,通过第一阶段的混合整数线性规划坏数据辨识模型,对模型中极其粗糙的坏数据进行第一阶段的剔除;然后,建立第二阶段更精确的坏数据辨识模型,由于该问题属于混合整数非线性规划问题,其对初值敏感,且求解困难,因此将第一阶段模型的计算结果作为初值,以提高第二阶段的计算效率;最后,进行基于非线性规划模型的区间状态估计。通过3节点和13节点主动配电网系统进行仿真分析,结果表明,所提的三阶段区间状态估计方法既能提高状态估计计算效率,又能保证计算结果的精度。

深度学习辅助的区域交直流配电网区间状态估计

针对区域交直流混合配电网中实时量测覆盖率低、量测误差分布具有不确定性的问题,提出了基于深度神经网络(DNN)伪量测建模的交直流配电网区间状态估计方法。该方法首先对DNN进行离线训练,然后将实时量测数据和电压源换流器控制的变量值作为DNN的输入特征,建立伪量测模型;接着,在实时量测更新时,利用已训练好的DNN快速生成伪量测;最后,对伪量测和实时量测的不确定性采用区间形式建模并进行区间状态估计,进而准确监测交直流系统状态。算例仿真结果表明,所提方法能够避免对量测误差的概率分布进行假设,并且能够在低冗余量测配置或量测缺失时,准确获得交直流配电网状态变量的上下界信息。

面向区间状态估计的配电系统PMU优化配置

可再生能源、电动汽车大量接入使得对配电网的实时状态估计难度提高。现有的配电网量测系统难以满足对含有大量不确定性的分布式电源和电动汽车的配电系统的态势感知要求。为此,本文提出一种面向区间状态估计的配电系统同步相量测量单元优化配置方法。基于各节点与其他节点的最小路径,构建最小区间状态估计平均区间宽度目标的数学模型,以最大冗余度和最小区间状态估计平均区间宽度为目标函数,以配置数量为约束,建立多目标的优化配置模型。采用基于精英策略的非支配性排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求取模型的最优解集。通过NSGA-Ⅱ求解多次所得最优解,选择合适的配置方案。通过IEEE 30配电系统进行多种场景仿真验证,结果表明该模型所得优化配置方案能有效降低区间状态估计结果区间宽度,证明了该配置方法的实用性、正确性和优越性。

隐蔽式攻击下网络化控制系统状态与故障的联合区间估计

研究隐蔽式攻击下网络化控制系统状态与执行器故障的联合区间估计问题.首先,根据隐蔽式攻击信号的特性,得到隐蔽式攻击信号的上下界信息;然后,将执行器故障视为增广状态,构造与原系统等价的增广系统,基于所得到的增广系统和隐蔽式攻击信号的上下界信息,利用L_(∞)滤波理论设计鲁棒增广状态区间观测器,从而得到系统状态与执行器故障的联合区间估计;最后,通过仿真实例验证所提出方法的有效性和优越性.

考虑拓扑变化的配电网PMU多阶段优化配置

随着配电网的不断发展,同步相量测量设备相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)的优化配置问题得到了越来越多关注。针对电力系统网架难以一次性全部安装所需PMU以及配电网拓扑变化的问题,提出考虑配电网拓扑变化的多阶段优化配置方法。第1阶段将配电网关联度、紧密度、重要度作为指标,通过变异系数法以及层次分析法得到配电网节点中心度指标,在配置数目约束下结合最大可观性形成第1阶段配置。第2阶段考虑配电网进行优化重构得到的拓扑结构,综合考虑初始拓扑和重构拓扑,并结合实际区间状态估计,以配置数目最小以及平均区间宽度最小为多目标进行优化,形成第2阶段配置方案。通过IEEE 33配电系统进行多种场景仿真验证,结果表明该模型所得优化配置方案能有效降低区间状态估计结果区间宽度,由此证明了该配置方法的实用性、正确性和优越性。