【状态估计】基于增强数值稳定性的无迹卡尔曼滤波多机电力系统动态状态估计(Matlab代码实现)

news2024/11/24 1:51:58

 

💥💥💞💞欢迎来到本博客❤️❤️💥💥

🏆博主优势:🌞🌞🌞博客内容尽量做到思维缜密,逻辑清晰,为了方便读者。

⛳️座右铭:行百里者,半于九十。

📋📋📋本文目录如下:🎁🎁🎁

目录

💥1 概述

📚2 运行结果

🎉3 参考文献

🌈4 Matlab代码、数据、文章讲解


💥1 概述

文献来源:

摘要: 为了提高用于电力系统动态状态估计的无迹卡尔曼滤波(UKF)的数值稳定性,该文提出一种保证正半定估计误差协方差的新型UKF(UKF-GPS),并与现有的5种方法进行了比较,包括UKF-schol、UKF-GPS。κ, UKF 修改, UKF-ΔQ和平方根 UKF (SR-UKF)。这些方法和扩展卡尔曼滤波器(EKF)通过在WSCC 3机9总线系统和NPCC 48机140总线系统上执行动态状态估计来测试。对于WSCC系统,所有方法都能获得良好的估计。然而,对于NPCC系统,EKF和经典的UKF都失败了。发现UKF-schol,UKF-κ和 UKF-ΔQ在某些估计中效果不佳,而 UKF-GPS 在大多数情况下效果很好。UKF改性和SR-UKF始终可以很好地工作,这表明它们具有更好的可扩展性,这主要是由于增强了数值稳定性。

原文摘要:

Abstract:

In this paper, in order to enhance the numerical stability of the unscented Kalman filter (UKF) used for power system dynamic state estimation, a new UKF with guaranteed positive semidifinite estimation error covariance (UKF-GPS) is proposed and compared with five existing approaches, including UKF-schol, UKF- κ , UKF-modified, UKF- ΔQ , and the square-root UKF (SR-UKF). These methods and the extended Kalman filter (EKF) are tested by performing dynamic state estimation on WSCC 3-machine 9-bus system and NPCC 48-machine 140-bus system. For WSCC system, all methods obtain good estimates. However, for NPCC system, both EKF and the classic UKF fail. It is found that UKF-schol, UKF- κ , and UKF- ΔQ do not work well in some estimations while UKF-GPS works well in most cases. UKF-modified and SR-UKF can always work well, indicating their better scalability mainly due to the enhanced numerical stability.

状态估计是能源管理系统(EMS)的重要应用。然而,广泛研究的静态状态估计[2]-[8]假设电力系统在准稳态下运行,基于该稳态,系统的静态状态,即所有总线的电压幅度和相位角,通过使用监督控制和数据采集(SCADA)和/或相量测量单元(PMU)测量来估计。

静态状态估计对于电力系统监控非常重要,还为 EMS 中的其他重要应用提供输入数据,例如自动发电控制 (AGC) 和最佳潮流 (OPF)。然而,对于良好的系统监控和态势感知来说,这可能是不够的,因为电力系统变得更加动态,因为可再生能源发电的渗透率越来越高,具有非常高的不确定性和变化。因此,通过高级PMU部署促进的实时动态状态估计(DSE)获得的准确系统动态状态变得至关重要。凭借高全球定位系统(GPS)同步精度,PMU能够以高采样率提供高度同步的电压和电流相量测量,从而在实现实时广域监测、保护和控制方面发挥关键作用。

电力系统DSE已由不同类型的卡尔曼滤波器实现。卡尔曼滤波器 (KF) [9] 在非线性系统中最常见的应用是扩展卡尔曼滤波器 (EKF) [10], [11] 的形式,它线性化所有非线性变换,并用雅可比矩阵代替 KF 方程中的线性变换,基于所有变换都是准线性的假设。电力系统DSE已由EKF [12],[13]实现。

尽管EKF保持了KF优雅且计算高效的递归更新形式,但由于非线性函数的一阶泰勒级数近似[14],它仅在“温和”非线性环境中运行良好。它是次优的,很容易导致背离。只有当误差传播可以用线性函数很好地近似时,线性化变换才是可靠的。此外,线性化只有在雅可比矩阵存在时才可以应用。即使 Jocobian 矩阵存在,计算它也可能是一个困难且容易出错的过程。

无迹变换(UT)[15]旨在通过提供更直接和明确的机制来转换均值和协方差信息来解决线性化的缺陷。基于UT,Julier等人。 [16]–[18]在状态估计的框架内提出了无迹卡尔曼滤波器(UKF)作为EKF的无导数替代品。UKF已应用于电力系统DSE,不需要线性化或计算雅可比矩阵[19],[20]。然而,在[19]和[20]中,UKF仅用于估计单机无限总线系统或WSCC 3机器系统的动态状态。

毫不奇怪,UKF尚未应用于更大的电力系统。正如在[14]和[21]中指出的那样,EKF和UKF都可能遭受维数的诅咒,并且在状态向量大小为<>或更大的高维状态空间模型中,维数的影响可能会变得有害,特别是当描述状态空间模型的方程中存在高度非线性时,电力系统正是这种情况。

因此,即使经典 UKF 对小型系统具有良好的性能,也可能根本不适用于大型电源系统。我们将证明,数值稳定性主要限制了经典 UKF 的可扩展性。具体来说,当估计误差协方差传播时,它有时无法保持正半定性,从而使其平方根无法计算。

在本文中,我们介绍并比较了六种可用于增强UKF数值稳定性的技术,包括EKF / UKF工具箱方法[22],正确设置无迹变换参数[23],改进的UKF方法[17],添加额外的正定矩阵[24],[25],本文提出的具有保证正半定估计误差协方差的UKF(UKF-GPS)和平方根UKF(SR-UKF)[26]。

本文的其余部分组织如下。第二节简要介绍了无味变换和经典的UKF程序。第三部分讨论了增强经典UKF数值稳定性的六种技术。第四节解释了如何实现卡尔曼滤波器进行电力系统动态状态估计。第五节在WSCC三机3总线系统和NPCC9机48总线系统上测试了所提出的方法。最后在第六节中得出结论。

📚2 运行结果

 

🎉3 参考文献

部分理论来源于网络,如有侵权请联系删除。

[1]J. Qi, K. Sun, J. Wang and H. Liu, "Dynamic State Estimation for Multi-Machine Power System by Unscented Kalman Filter With Enhanced Numerical Stability," in IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 9, no. 2, pp. 1184-1196, March 2018, doi: 10.1109/TSG.2016.2580584.

🌈4 Matlab代码、数据、文章讲解

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/417278.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

Linux 进程管理之四大名捕

一、四大名捕 四大名捕&#xff0c;最初出现于温瑞安创作的武侠小说&#xff0c;是朝廷中正义力量诸葛小花的四大徒弟&#xff0c;四人各怀绝技&#xff0c;分别是轻功暗器高手 “无情”、内功卓越的高手“铁手”、腿功惊人的“追命” 和剑法一流的“冷血”。 本文四大名捕由…

【Unity入门】11.脚本控制物体旋转

【Unity入门】脚本控制物体旋转 大家好&#xff0c;我是Lampard~~ 欢迎来到Unity入门系列博客&#xff0c;所学知识来自B站阿发老师~感谢 &#xff08;一&#xff09;控制物体自转 &#xff08;1&#xff09;创建RotateLogic脚本 上一篇文章我们学习了如何在脚本中获取物体对象…

【前端工具】使用真机在chrome远程调试

手机端需要做的事 手机上下载chrome浏览器 手机开启“开发者模式” 具体步骤各个品牌手机不太一样&#xff0c;华为手机为例&#xff1a; 打开手机上的 “设置” 图标&#xff0c; 进入最下方 “系统” 选项&#xff0c; 再点击最上方 “关于手机”&#xff0c; 接着连续点击 …

(十八)排序算法-计数排序

1 基本介绍 1.1 概述 计数排序是一个非基于比较的排序算法&#xff0c;元素从未排序状态变为已排序状态的过程&#xff0c;是由额外空间的辅助和元素本身的值决定的。该算法于1954年由 Harold H. Seward 提出。它的优势在于在对一定范围内的整数排序时&#xff0c;它的复杂度…

一文解读基于PaddleSeg的钢筋长度超限监控方案

项目背景 钢铁厂生产钢筋的过程中会存在部分钢筋长度超限的问题&#xff0c;如果不进行处理&#xff0c;容易造成机械臂损伤。因此&#xff0c;需要通过质检流程&#xff0c;筛选出存在长度超限问题的钢筋批次&#xff0c;并进行预警。传统的处理方式是人工核查&#xff0c;该方…

数组(九)-- LC[316][321][402] 去除重复字母

1 移掉 K 位数字 1.1 题目描述 题目链接&#xff1a;https://leetcode.cn/problems/remove-k-digits/ 1.2 思路分析 这道题让我们从一个字符串数字中删除 k 个数字&#xff0c;使得剩下的数最小。也就说&#xff0c;我们要保持原来的数字的相对位置不变。 以题目中的 num1432…

深度学习第J5周:DenseNet+SE-Net实战

目录 一、介绍 二、前期准备 二、模型 三、训练运行 3.1训练 3.2指定图片进行预测 &#x1f368; 本文为[&#x1f517;365天深度学习训练营]内部限免文章&#xff08;版权归 *K同学啊* 所有&#xff09; &#x1f356; 作者&#xff1a;[K同学啊] &#x1f4cc; 本周任务&…

网络安全之防火墙

目录 网络安全之防火墙 路由交换终归结底是联通新设备 防御对象&#xff1a; 定义&#xff1a; 防火墙的区域划分&#xff1a; 包过滤防火墙 --- 访问控制列表技术 --- 三层技术 代理防火墙 --- 中间人技术 --- 应用层 状态防火墙 --- 会话追踪技术 --- 三层、四层 UTM…

【手把手带你五分钟手机端注册使用GPT的强力对手Claude,免费,无任何成本】

前言 今天刷到了号称是媲美GPT-4的Claude介绍&#xff0c;无需魔法&#xff0c;无任何成本即可以使用&#xff0c;果断尝试注册使用&#xff0c;效果确实不错&#xff0c;关键是免费无成本&#xff01;&#xff01;&#xff01; Claude使用的是Constitutional AI模型。ChatGPT…

亚马逊平台快速消耗滞销品的七大方式

一、亚马逊后台直接进行清仓 1、卖家和商品的资格 在管理多余库存页面上&#xff0c;可以查看亚马逊根据买家需求和其他因素推荐了哪些符合要求的商品参加清仓计划。商品当前价格下的消息将显示商品是否符合清仓促销要求(通过创建清仓促销提交)或清仓店铺要求(通过创建销售提…

Windos下设置java项目开机自启动

这里是将java项目注册为Windows服务实现开机自启动。 查看.NET framework版本 因为使用winsw工具运行时需要使用.NET framework,基本上现在的win10系统带自带有.NET framework4.0&#xff0c;为了选择合适的版本&#xff0c;我们可以查看本机.NET Framework版本&#xff0c;根…

差速巡线机器人设计-良好(80+)的报告-2023

如何提分&#xff1f;将一篇报告提升20分以上呢&#xff1f;差速巡线机器人设计-及格&#xff08;60&#xff09;的报告-2023_zhangrelay的博客-CSDN博客姓名&#xff1a; 学号&#xff1a; 实践项目1名称&#xff1a;差速巡线机器人设计 60分&#xff1a;缺乏思考、没有对比、…

恒生电子面试题总结

CPU突然飙升&#xff0c;如何排查 1.监控cpu运行状态&#xff0c;显示进程运行信息列表 top -c 2. 按CPU使用率排序&#xff0c;键入大写的P P 3.用 top -Hp 命令查看占用 CPU 最高的线程 上一步用 top命令找到了那个 Java 进程。那一个进程中有那么多线程&#xff0c;不可…

[oeasy]python0132_[趣味拓展]emoji_表情符号_抽象话_由来_流汗黄豆

emoji表情符号 回忆上次内容 上次了解了unicode 和 utf-8 unicode是字符集utf-8是一种可变长度的编码方式utf-8是实现unicode的存储和传输的现实的方式 "拜"字 unicode编码是0x62dcutf-8字节形式是b"\xe6\x8b\x9c" 如果我想看看 b"\x62\xdc"用…

准确率、精确率、召回率、F1score和混淆矩阵

准确率和PR、confusion matrix的概念初次接触是在六年前&#xff0c;2017着手在做激光雷达点云处理的相关事宜&#xff0c;六年时光不长&#xff0c;却有很多事情发生。 精确率 precision 也叫查准率&#xff0c;即正确预测为正的占全部预测为正的比例(不准错&#xff0c;宁愿…

图解redis发布和订阅

目录 1.什么是发布订阅 1.1概念 1.2发布订阅过程 1.3发布订阅分为两类 2. 频道的订阅与退订 2.1subcribe 2.2退订频道 3. 模式的订阅和退订 3.1模式的订阅 3.2punsubscribe 4.频道和模式的发布 4.1频道的发布 4.2模式的发布 1.什么是发布订阅 1.1概念 1.发布订阅…

【电源专题】案例:充电芯片如何配置NTC偏置网络设定充电温度区间

背景 充电芯片是需要检测电池内部的NTC电阻来得到电池此时的温度,然后根据温度来判断自己是否要进行充电。因此在导入充电芯片过程中,我们需要设置NTC的偏置网络来设定能充电的温度范围。如下图所示为SGM41523芯片的典型应用图: RT1和RT2为NTC的偏置网络。 在规格书的更详细…

【U8+】修改用友U8+填制凭证界面字体大小

【问题描述】 在使用用友U8软件填制凭证功能时&#xff0c; 觉得【填制凭证】界面字体太小&#xff0c;看着不方便。 想要进行调整。 【解决方法】 1、打开填制凭证界面&#xff0c; 点击最上方【选项】按钮&#xff1b; 2、在弹出的凭证选项设置窗口中&#xff0c; 找到【凭…

PHP语言请求示例,电商商品详情接口(item_get-根据ID取商品详情)代码封装教程

item_get-根据ID取商品详情接口 通过代码封装该接口可以拿到商品标题&#xff0c;商品价格&#xff0c;商品促销信息&#xff0c;商品优惠价&#xff0c;商品库存&#xff0c;sku属性&#xff0c;商品图片&#xff0c;desc图片&#xff0c;desc描述&#xff0c;sku图片&#xf…

抓包工具Wireshark安装与使用

windows下安装 下载安装包 Npcap wireshark依赖于Npcap或者Winpcap软件捕获网络实时数据。这里选择Npcap。下载地址&#xff1a;https://npcap.com/#download。Wireshark Wireshark是一个开源的网络数据包分析器。该分析器尽可能详细地展示捕获的包数据。下载地址&#xff1a…