專利名稱：基于相量測量裝置的電力系統(tǒng)狀態(tài)檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)狀態(tài)估計技術(shù)，具體涉及一種基于相量測量裝置的電力系統(tǒng)狀態(tài)檢測方法。
背景技術(shù)：
隨著特高壓、智能電網(wǎng)的逐步建設(shè)，電網(wǎng)將面臨更多的挑戰(zhàn)，系統(tǒng)的安全性和在線監(jiān)控的重要性越顯突出?；谙嗔繙y量裝置(PMU)的廣域測量系統(tǒng)，可以直接觀測電力系統(tǒng)的相角，從而實現(xiàn)了電力系統(tǒng)狀態(tài)(電壓相量)的直接可觀測能力。目前全國各網(wǎng)省電力公司均在逐步建設(shè)廣域測量系統(tǒng)，并得到了學(xué)術(shù)界廣泛的重視和深入研究。電力系統(tǒng)狀態(tài)檢測是能量管理系統(tǒng)的重要組成部分。而相量測量單元可為電力系統(tǒng)提供準(zhǔn)確、高精度的相角信息，若能充分利用PMU量測，可改善電力系統(tǒng)狀態(tài)估計的估計精度、提高運算速度，為后續(xù)高級應(yīng)用軟件提供準(zhǔn)確、實時的電網(wǎng)數(shù)據(jù)。但目前的狀態(tài)檢測方法僅僅利用某個或某幾個的時間斷面的電網(wǎng)數(shù)據(jù)，利用數(shù)值分析的方法對電力系統(tǒng)進行運算，得到反映系統(tǒng)真實運行狀況的狀態(tài)量(電力系統(tǒng)電壓相量)，無法實現(xiàn)對穩(wěn)態(tài)電力系統(tǒng)的連續(xù)性分析。另外，PMU測量的電壓、電流相量雖然精度較高，但仍然存在一定的誤差，在目前的技術(shù)水平下直接利用其數(shù)據(jù)仍然可能影響分析結(jié)果； 在PMU大量建設(shè)、普及以后，測得的海量數(shù)據(jù)便會受制于現(xiàn)有狀態(tài)檢測方法的計算速度、利用時間斷面數(shù)據(jù)的有限性的約束。因此，研究一種狀態(tài)檢測方法，既可以充分利用海量的 PMU測量數(shù)據(jù)，又可以保證計算速度的快速性具有很重要的現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種基于相量測量裝置的電力系統(tǒng)狀態(tài)檢測方法，它可實現(xiàn)電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析的連續(xù)性，充分利用相量測量裝置高精度、低采樣周期的海量數(shù)據(jù)，得到狀態(tài)量特征曲線并能確定系統(tǒng)狀態(tài)，完善電力系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)的功能， 能量管理系統(tǒng)后續(xù)高級系統(tǒng)分析提供準(zhǔn)確、連續(xù)的系統(tǒng)狀態(tài)信息，同時也為電網(wǎng)網(wǎng)損分析提供更加準(zhǔn)確的信息。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的—種基于相量測量裝置的電力系統(tǒng)狀態(tài)檢測方法，它根據(jù)實時量測信息分析電力系統(tǒng)運行工況，進行狀態(tài)時間劃分；對各時間段內(nèi)相量測量裝置測量的海量數(shù)據(jù)采用綜合濾波方式，辨識、剔除PMU數(shù)據(jù)中的不良數(shù)據(jù)；用曲線擬合的方法建立測量數(shù)據(jù)的狀態(tài)方程，利用泰勒級數(shù)法建立實時狀態(tài)的狀態(tài)估計求解方法，構(gòu)造新的電壓特征曲線求解方法， 進而確定系統(tǒng)狀態(tài)。所述狀態(tài)時間劃分過程為首先，根據(jù)電力系統(tǒng)運行的實際情況設(shè)定一段時間為一個狀態(tài)時間；接下來再根據(jù)測量數(shù)據(jù)判斷電力系統(tǒng)是否發(fā)生拓?fù)渥兓⑼蝗坏呢?fù)荷變化以及PMU數(shù)據(jù)丟失情況進行過程的細分，如果在這段設(shè)定時間過程內(nèi)系統(tǒng)沒有發(fā)生這些不良情況，則認(rèn)為是一個狀態(tài)時間；如果有在這段時間過程內(nèi)有任何一種或者同時的不良情
5況的發(fā)生，則以發(fā)生不良情況的時刻為分界線分為兩個狀態(tài)時間分別處理。綜合濾波同時采用預(yù)報網(wǎng)絡(luò)過濾法和殘差網(wǎng)絡(luò)函數(shù)過濾法兩種方法1)預(yù)報網(wǎng)絡(luò)過濾法在確定電壓特征曲線方程后，利用其求取下一段時間內(nèi)電壓的預(yù)測值，即
權(quán)利要求
1.一種基于相量測量裝置的電力系統(tǒng)狀態(tài)檢測方法，其特征是，它根據(jù)實時量測信息分析電力系統(tǒng)運行工況，進行狀態(tài)時間劃分；對各時間段內(nèi)相量測量裝置測量的海量數(shù)據(jù)采用綜合濾波方式，辨識、剔除PMU數(shù)據(jù)中的不良數(shù)據(jù)；用曲線擬合的方法建立測量數(shù)據(jù)的狀態(tài)方程，利用泰勒級數(shù)法建立實時狀態(tài)的狀態(tài)估計求解方法，構(gòu)造新的電壓特征曲線求解方法，進而確定系統(tǒng)狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于相量測量裝置的電力系統(tǒng)狀態(tài)檢測方法，其特征是，所述狀態(tài)時間劃分過程為首先，根據(jù)電力系統(tǒng)運行的實際情況設(shè)定一段時間為一個狀態(tài)時間； 接下來再根據(jù)測量數(shù)據(jù)判斷電力系統(tǒng)是否發(fā)生拓?fù)渥兓?、突然的?fù)荷變化以及PMU數(shù)據(jù)丟失情況進行過程的細分，如果在這段設(shè)定時間過程內(nèi)系統(tǒng)沒有發(fā)生這些不良情況，則認(rèn)為是一個狀態(tài)時間；如果有在這段時間過程內(nèi)有任何一種或者同時的不良情況的發(fā)生，則以發(fā)生不良情況的時刻為分界線分為兩個狀態(tài)時間分別處理。
3.如權(quán)利要求1所述的基于相量測量裝置的電力系統(tǒng)狀態(tài)檢測方法，其特征是，綜合濾波同時采用預(yù)報網(wǎng)絡(luò)過濾法和殘差網(wǎng)絡(luò)函數(shù)過濾法兩種方法1)預(yù)報網(wǎng)絡(luò)過濾法在確定電壓特征曲線方程后，利用其求取下一段時間內(nèi)電壓的預(yù)測值，即f = / +Δ/ Ua(t) = eQ+el + et^+..... + entn仏(0 = /o.眾+ //2+..... + fj" ( = \{ + } Β( 其中％ en，f。 4分別為常數(shù)化的系數(shù)，f)⑷為預(yù)估電壓，《⑷、&⑷分別為J⑷ 的實部、虛部；得到電壓預(yù)測值后，求取測量值的預(yù)估值，公式如下 Z(t) = h LI(t)其中/ζ[巾為測量預(yù)估值的測量函數(shù)，&⑷為預(yù)估電壓。將某時刻間段的測量值與預(yù)報值作差，即可得到新息軌跡函數(shù)δ (t)，即 δ( =Ζ( -Ζ( 其中Z(t)為某時刻間段的測量值j⑷為測量值的預(yù)估值。新息軌跡函數(shù)是一個數(shù)值很小的函數(shù)值，若某時間斷面的某測量值對應(yīng)的新息軌跡函數(shù)值很大，則說明此測量為壞數(shù)據(jù)，則應(yīng)將此測量濾除；2)殘差網(wǎng)絡(luò)過濾法在確定電壓特征曲線方程后，計算出殘差網(wǎng)絡(luò)函數(shù)ξ (t) ξ( =Ζ( -Η[ ( ]其中為某時段測量值的測量函數(shù)，z(t)為某時刻間段的測量值。殘差網(wǎng)絡(luò)函數(shù)也是一個數(shù)值很小的函數(shù)值，若某測量值對應(yīng)的殘差網(wǎng)絡(luò)函數(shù)值很大， 則說明此測量為壞數(shù)據(jù)，則應(yīng)將此測量濾除。
4.如權(quán)利要求1或3所述的基于相量測量裝置的電力系統(tǒng)狀態(tài)檢測方法，其特征是，所述電壓特征曲線的建立方法為根據(jù)PMU的實時量測信息，利用曲線擬合的方法確定各測量量的時間函數(shù)，用下式表示Ima = ao+a^+a^2+.....+antnImb = bo+b^+b^2+……+bntnUma = Co+Cit+^t2+.....+cntnUmb = do+d^+d^2+……+dntnIma、Imb分別為經(jīng)轉(zhuǎn)化后的支路電流實部、虛部測量，Uma、Umb分別為經(jīng)轉(zhuǎn)化后的母線電壓實部、虛部測量，t為時間，a0 an，b0 bn，C0 cn，d0 dn為常數(shù)化的系數(shù)。 對電力系統(tǒng)而言，系統(tǒng)測量函數(shù)Z (t)為 Ζ( = Η[ ( )\ + ξ其中為測量值的測量函數(shù)，ξ為誤差矩陣。 對系統(tǒng)測量函數(shù)公式兩邊求導(dǎo)數(shù)可得Z⑴⑴二中她〉⑴⑴其中好P (0] = ^^為雅克比矩陣， ⑷為電壓特征曲線，伊、⑷為^ 的一階導(dǎo)數(shù)對上式求時間t的m階導(dǎo)數(shù)，由二項式定理可知W-IW=ΣΟ")[帥) >>("”)⑴J=O其中C^1為二項式系數(shù)，“⑴Pw]為雅克比矩陣好Pw]的J階導(dǎo)數(shù)，為例,) 的m-j階導(dǎo)數(shù)；由根據(jù)上式整理可得測量數(shù)據(jù)的二項式導(dǎo)數(shù)方程W-IZw [t)-Y4C1m^ [f>(/)]i>(m-力(t)^H\l](t)\lJ{m) (/)；=1其中C^1為二項式系數(shù)，“⑴Pw]為雅克比矩陣好的j階導(dǎo)數(shù)，為"(O 的m階導(dǎo)數(shù)又由于PMU測量的支路電流、節(jié)點電壓測量與狀態(tài)量之間均為線性關(guān)系，即系統(tǒng)測量函數(shù)可寫為Z = h ( ~\ = Η· ( +ξ\ /ν / ^η^,Η=Η[ ( ]=為常數(shù)化的雅克比矩陣，ξ為誤差矩陣所以有其中0為零矩陣；故測量數(shù)據(jù)的二項式導(dǎo)數(shù)方程可進一步寫為 ΖΗ=Η· Η( 因常數(shù)的雅克比矩陣H不是方陣，無法直接求逆，對上式兩邊同乘以HTR-1
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于相量測量裝置的電力系統(tǒng)狀態(tài)檢測方法，它可實現(xiàn)電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析的連續(xù)性，充分利用相量測量裝置高精度、低采樣周期的海量數(shù)據(jù)，得到狀態(tài)量特征曲線并能確定系統(tǒng)狀態(tài)。本發(fā)明根據(jù)實時量測信息分析電力系統(tǒng)運行工況，進行狀態(tài)時間劃分；對相量測量裝置測量的海量數(shù)據(jù)采用綜合濾波方式，辨識、剔除PMU數(shù)據(jù)中的不良數(shù)據(jù)；用曲線擬合的方法建立測量數(shù)據(jù)的狀態(tài)方程，利用泰勒級數(shù)法建立實時狀態(tài)的狀態(tài)估計求解方法，構(gòu)造新的電壓特征曲線求解方法，進而確定系統(tǒng)狀態(tài)，為電力系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)提供更加準(zhǔn)確的狀態(tài)信息，提高整個電力系統(tǒng)在線分析的準(zhǔn)確性。
文檔編號G01R31/00GK102163844SQ20111006068
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
發(fā)明者何登森, 林桂華, 王濤, 王玉瑩 申請人:國網(wǎng)技術(shù)學(xué)院