(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210965028.3 (22)申请日 2022.08.12 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115036923 A (43)申请公布日 2022.09.09 (73)专利权人 南京邮电大 学 地址 210023 江苏省南京市栖霞区亚 东新 城文苑路9号 (72)发明人 徐俊俊　张腾飞　吴巨爱　朱三立　 邹花蕾　 (74)专利代理 机构 南京正联知识产权代理有限 公司 32243 专利代理师 张玉红 (51)Int.Cl. H02J 3/00(2006.01)G06F 30/20(2020.01) G06F 113/04(2020.01) 审查员 吴旭东 (54)发明名称 一种考虑 多能流时序的电-气综合能源系统 状态估计方法 (57)摘要 本发明公开一种考虑 多能流时序的电 ‑气综 合能源系统状态估计方法， 步骤为： 步骤1， 基于 电‑气综合能源系统物理特性， 建立多能流子系 统估计模型； 步骤2， 考虑多时间尺度耦合与量测 延时， 建立协同估计策略； 步骤3， 优化误差传播 过程， 增强实时估计数值稳定性。 本发明提供的 实时估计策略能够有效处理多源子系统量测延 迟问题， 协同多能流子系统， 有效打破行业壁垒， 弥补了当前综合能源系统实时监测功能的不足， 为电‑气综合能源系统实时可观提供了保障。 权利要求书4页 说明书10页 附图8页 CN 115036923 B 2022.10.25 CN 115036923 B 1.一种考虑多能流 时序的电 ‑气综合能源系统状态估计方法， 其特征在于， 所述方法包 括如下步骤： 步骤1、 基于电 ‑气综合能源系统物 理特性， 建立多能流子系统估计模型， 所述多能流子 系统估计模型包括对电力子系统、 燃气子系统和耦合元件的建模； 步骤2、 考虑所建立的 电‑气综合能源系统模型中的多时间尺度耦合与量测延时， 建立 协同估计策略； 所述步骤2中考虑多时间尺度耦合， GEIES中电力系 统的响应时间为秒至分钟级， 而燃 气系统的响应时间为分钟至小时级别； 采用顺序估计策略协调电网与气网的时间尺度， 具 体步骤如下： 步骤a： 初始化子系统时间 ； 步骤b： 输入电网、 气网估计时间 ； 步骤c： 执 行气网估计 ； 步骤d： 判断估计节点， 若 ， 则继续执 行气网估计， 否则进入电网估计 ； 所述步骤2中考虑量测延时的延迟估计策略， 燃气子系 统的量测设备包括SCADA、 涡轮 流量计、 压力变送器； 涡轮流量计立刻获得量测数据， 延迟很低， 将涡轮流量计的量测视为 te时刻的精准采样的时间戳； SCADA是具有时滞误差的非同步采样， 需要考虑SCADA的量测 延迟τs,d； 另外， 涡轮流量计与SCADA都要考虑向控制中心传输数据带来的传输延迟 τt,td与 τs,td； 所述延迟 估计策略基于以下假设： 1） 不考虑GEIES中不同SCADA设备之间的时延误差； 2） 假定涡轮流 量计的量测采集是瞬时的， 不 考虑涡轮流 量计的时滞误差； 3） 不考虑非正常通讯状态带来的影响； 通过将SCADA稀疏的量测信息映射到密集的涡轮流量计量测信息中以估计SCADA的量 测延迟τs,d； 根据信号关联度理论， 在与SCADA量测采集时刻最接近的涡轮流量计采集信息 与之有着最 好的信息关联度； 采用涡轮流量计的采样时间戳为基准， 计算与之对应时刻的SCADA量测的理论延迟 te+ τs,d， 具体步骤如下： 第一步： 输入SCADA量测的上传速率 vs， 涡轮流量计的上传速率 vt， 并给定时间段 T； 第二步： 分别生成 ns个SCADA支路流量矩阵 与x个涡轮流 量计支路 流量数据矩阵 ， 其中有： ； 第三步： 计算fs与每一个 ft,m的皮尔逊相关系数： 式中， 与 分别表示 fs与ft,m的标准差， 表示fs与ft,m的协方差； 第四步： 从大到小排列计算得到的 x个皮尔逊相关系数， 假设当 m=M时ρ取得最大， 则权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115036923 B 2SCADA的量测延迟为 τs,d=M/vs； 步骤3、 优化协同估计过程中的误差传播过程， 增强 实时估计数值稳定性。 2.根据权利要求1所述的一种考虑多能流 时序的电 ‑气综合能源系统状态估计方法， 其 特征在于， 步骤1中， 对电力子系统的建模以电压为节 点变量， 电流为支路变量； 节点的有功 与无功的潮流方程表示 为： 其中，Vi与Vj分别表示节点 i与j的节点电压， δij表示节点 i与j之间的相角差， Gij与Bij表 示节点i与j之间线路 ij的导纳参数， 线路 ij的导纳表示 为：Yij=Gij+jBij。 3.根据权利要求1所述的一种考虑多能流 时序的电 ‑气综合能源系统状态估计方法， 其 特征在于， 步骤1中， 对燃气子系统的建模以天然气能流作为能流载体， 以管道压力为节点 变量， 管道流 量为支路变量； 燃气网络中的能流天然气呈可压缩的流体状态， 受到特定的外部环境影响， 天然气将 呈现不同性状， 导致燃气管道中的压力、 流量参数 受到影响； 故管道压力 p、 气体密度 ρ、 气体 流速v与气体温度 T为决定管道内燃气 状态的四个主要参数， 且它们都是时间 t与管道距离 x 的函数； 管道内燃气的连续 性方程、 运动方程与状态方程 根据上述 参数分别描述 为： 其中，G与F分别表示管道所在当地的重力加速度与管道摩擦系数， 表示管道的倾斜角 度，D表示管道的内径， R、 Z分别表示摩尔气体常量 与压缩因子； 将气体网络的上述过程视为恒温过程， 不考虑气体的温度变化， 假设该温度下的燃气 标准密度为 kg/m3， 那么输气管道的气体流 量方程表述 为： 其中，f表示管道 中的气体流量 m3/s； 采用隐式差分法对输气管道的气体流量方程进行 离散化处理： 其中，fa、 pa分别表示从管道 a端流入的气体流量、 管道 a端的气体压力； fb、 pb分别表示从权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115036923 B 3