專利名稱：基于多斷面混合量測(cè)信息的設(shè)備參數(shù)在線辨識(shí)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多斷面混合量測(cè)信息的設(shè)備參數(shù)在線辨識(shí)方法。
背景技術(shù)：
隨著電網(wǎng)自動(dòng)化水平的不斷發(fā)展以及電網(wǎng)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，調(diào)度系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)對(duì)電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)準(zhǔn)確性提出了更高的要求，錯(cuò)誤的設(shè)備參數(shù)將會(huì)嚴(yán)重降低狀態(tài)估計(jì)在局部區(qū)域的計(jì)算精度，進(jìn)而影響后續(xù)各種網(wǎng)絡(luò)分析軟件的工作效能。所以在實(shí)時(shí)信息(包括SCADA量測(cè)和PM U量測(cè))精度越來(lái)越高的情況下，電網(wǎng)參數(shù)的正確性成為制約電網(wǎng)分析可靠性的一個(gè)瓶頸。近年來(lái)，隨著WAMS系統(tǒng)在電網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用，利用PMU量測(cè)帶時(shí)標(biāo)、高精度、對(duì)支路參數(shù)靈敏度大的特點(diǎn)，基于PMU高精度相量信息的設(shè)備參數(shù)辨識(shí)方法也被提出。這些方法主要是基于全網(wǎng)量測(cè)信息對(duì)電網(wǎng)少量可疑設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)。由于參數(shù)之間及參數(shù)與量測(cè)量之間的誤差相互影響，使可疑參數(shù)辨識(shí)的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性很難得到保證。目前在線運(yùn)行的狀態(tài)估計(jì)具有基于SCADA量測(cè)的可疑參數(shù)辨識(shí)功能，其思路一方面是將這些可疑的模型參數(shù)也作為待求的狀態(tài)量并給出這些可疑參數(shù)的估計(jì)值。另一方面是利用直流潮流法對(duì)滿足基爾霍夫定律的環(huán)網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)和估計(jì)。但由于不能準(zhǔn)確定位可疑參數(shù)的位置以及將模型參數(shù)作為狀態(tài)量估計(jì)增加量測(cè)雅克比矩陣規(guī)模使得傳統(tǒng)基于SCADA量測(cè)的參數(shù)辨識(shí)不能很好的運(yùn)用到在線狀態(tài)估計(jì)中。因此研究基于多斷面SCADA量測(cè)和PMU量測(cè)集成構(gòu)成的混合量測(cè)系統(tǒng)的電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)辨識(shí)方法具有相當(dāng)重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種基于多斷面混合量測(cè)信息的設(shè)備參數(shù)在線辨識(shí)方法，充分利用調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)傳統(tǒng)的SCADA量測(cè)信息和WAMS系統(tǒng)的相量量測(cè)信息構(gòu)建混合量測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)多時(shí)間斷面估計(jì)可疑設(shè)備參數(shù)，提高了設(shè)備參數(shù)辨識(shí)的準(zhǔn)確度，將由于設(shè)備參數(shù)的不準(zhǔn)確導(dǎo)致?tīng)顟B(tài)估計(jì)結(jié)果可信度降低的現(xiàn)象解決在電網(wǎng)模型階段，提高了調(diào)度系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)計(jì)算的準(zhǔn)確性，為后續(xù)分析型軟件提供了良好的電網(wǎng)模型參數(shù)以及方式數(shù)據(jù)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于多斷面混合量測(cè)信息的設(shè)備參數(shù)在線辨識(shí)方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括如下步驟:(I).過(guò)濾多斷面設(shè)備量測(cè)數(shù)據(jù)；(2).獲取設(shè)備模型；(3).對(duì)設(shè)備模型是輸電線路還是變壓器繞組進(jìn)行判斷，如果是輸電線路，則進(jìn)行步驟4，否則進(jìn)行步驟5; (4).對(duì)輸電線路參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)與估計(jì)；
(5).對(duì)變壓器參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)與估計(jì)。本發(fā)明提供的優(yōu)選技術(shù)方案中，在所述步驟I中，根據(jù)量測(cè)質(zhì)量標(biāo)識(shí)篩選不同時(shí)間斷面中設(shè)備的有效量測(cè)信息；所述時(shí)間斷面中設(shè)備的有效量測(cè)信息包括節(jié)點(diǎn)電壓相量、支路電流相量?jī)深怭MU相量量測(cè)以及支路功率、節(jié)點(diǎn)電壓幅值、支路電流幅值三類SCADA量測(cè)；其中，PMU表示同步相量測(cè)量單元，SCADA表示電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)。本發(fā)明提供的第二優(yōu)選技術(shù)方案中，在所述步驟2中，設(shè)備模型包括:輸電線路的阻抗參數(shù)、充電電容參數(shù)以及變壓器的阻抗參數(shù)和有載調(diào)壓分接頭位置參數(shù)。本發(fā)明提供的第三優(yōu)選技術(shù)方案中，所述步驟4包括:(4-1).對(duì)SCADA量測(cè)和PM U量測(cè)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)；(4-2).根據(jù) 輸電線路有效的PMU量測(cè)對(duì)其參數(shù)進(jìn)行計(jì)算；(4-3).辨識(shí)輸電線路參數(shù)是否可疑，如果輸電線路參數(shù)可疑則進(jìn)行步驟4-4 ；(4-4).基于多斷面PMU量測(cè)信息建立優(yōu)化模型并求解。本發(fā)明提供的第四優(yōu)選技術(shù)方案中，在所述步驟4-1中，利用PMU節(jié)點(diǎn)電壓相量和輸電線路電流相量計(jì)算輸電線路所在支路的等值功率量測(cè):Pa pnu = UaIaCos ( 9 ua- 9 ia) (I)Qa pmu = UaIaSin ( 0 ua_ 0 ia) (2)Pb pmu = UbIbCos ( 0 ub- 0 ib) (3)Qb pmu = UbIbSin ( 0 ub_ 0 ib) (4)式(1)-(4)中，Pa pfflu為輸電線路所在支路首端等值有功量測(cè)；Qa—_為輸電線路所在支路首端等值無(wú)功量測(cè)；Pb—_為輸電線路所在支路末端等值有功量測(cè)；QbJMU為輸電線路所在支路末端等值無(wú)功功率；0 ua、0 ub、e ia、e ib分別為輸電線路首端電壓相角、末端電壓相角、首端電流相量相角、末端電流相量相角；Ua、Ub、Ia、Ib分別為輸電線路首端電壓幅值、末端電壓幅值、首端電流幅值、末端電流幅值；設(shè)輸電線路功率檢測(cè)門檻值為Xw，當(dāng)輸電線路所在支路兩端功率量測(cè)滿足
權(quán)利要求
1.一種基于多斷面混合量測(cè)信息的設(shè)備參數(shù)在線辨識(shí)方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: (1).過(guò)濾多斷面設(shè)備量測(cè)數(shù)據(jù)； (2).獲取設(shè)備模型； (3).對(duì)設(shè)備模型是輸電線路還是變壓器繞組進(jìn)行判斷，如果是輸電線路，則進(jìn)行步驟4，否則進(jìn)行步驟5 ; (4).對(duì)輸電線路參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)與估計(jì)； (5).對(duì)變壓器參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)與估計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟I中，根據(jù)量測(cè)質(zhì)量標(biāo)識(shí)篩選不同時(shí)間斷面中設(shè)備的有效量測(cè)信息；所述時(shí)間斷面中設(shè)備的有效量測(cè)信息包括節(jié)點(diǎn)電壓相量、支路電流相量?jī)深怭MU相量量測(cè)以及支路功率、節(jié)點(diǎn)電壓幅值、支路電流幅值三類SCADA量測(cè)；其中，PMU表示同步相量測(cè)量單元，SCADA表示電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟2中，設(shè)備模型包括:輸電線路的阻抗參數(shù)、充電電容參數(shù)以及變壓器的阻抗參數(shù)和有載調(diào)壓分接頭位置參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4包括: (4-1).對(duì)SCADA量測(cè)和PMU量測(cè)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)； (4-2).根據(jù)輸電線路有效的 PMU量測(cè)對(duì)其參數(shù)進(jìn)行計(jì)算； (4-3).辨識(shí)輸電線路參數(shù)是否可疑，如果輸電線路參數(shù)可疑則進(jìn)行步驟4-4 ； (4-4).基于多斷面PMU量測(cè)信息建立優(yōu)化模型并求解。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步驟4-1中，利用PMU節(jié)點(diǎn)電壓相量和輸電線路電流相量計(jì)算輸電線路所在支路的等值功率量測(cè): Pajmu = UaIaCOS ( 9 ua_ 9 ia) (I) Qajmu = UaIaSin ( 9 ua- 9 ia) (2) Pbjmu = UbIbCOS ( 0 ub- 0 ib) (3) Qbjmu = UbIbSin ( e ub- e ib)⑷ 式(1)-(4)中，Pa—_為輸電線路所在支路首端等值有功量測(cè)；Qa—_為輸電線路所在支路首端等值無(wú)功量測(cè)；PbJ 為輸電線路所在支路末端等值有功量測(cè)；QbJ 為輸電線路所在支路末端等值無(wú)功功率；e ua、0 ub、0 ia、0 ib分別為輸電線路首端電壓相角、末端電壓相角、首端電流相量相角、末端電流相量相角；Ua、Ub、Ia、Ib分別為輸電線路首端電壓幅值、末端電壓幅值、首端電流幅值、末端電流幅值； 設(shè)輸電線路功率檢測(cè)門檻值為xw，當(dāng)輸電線路所在支路兩端功率量測(cè)滿足W -W^<人，時(shí)，PMU等值功率與SCADA功率量測(cè)匹配，其中Wscada表示輸電線路SCiidaSCADA有功或無(wú)功量測(cè)，Wpmu表示輸電線路PMU等值有功或無(wú)功量測(cè)；然后進(jìn)行電壓、電流幅值量測(cè)匹配校驗(yàn)，設(shè)電壓幅值檢測(cè)門檻值、v，則當(dāng)支路兩端節(jié)點(diǎn)電壓幅值量測(cè)滿足Uscada ~Upmu < /時(shí)，PMU電壓幅值量測(cè)與SCADA電壓幅值量測(cè)匹配，其中Useada表示輸電線 scada路兩端節(jié)點(diǎn)電壓幅值SCADA量測(cè)，Upmu表示輸電線路兩端節(jié)點(diǎn)PMU電壓相量幅值量測(cè)；設(shè)電流幅值檢測(cè)門檻\ i，則當(dāng)支路電流量測(cè)滿足―。<為時(shí)，PMU電流幅值量測(cè)與SCADAscada電流幅值量測(cè)匹配，如果SCADA無(wú)電流幅值量測(cè)，則可通過(guò)功率和電壓幅值量測(cè)計(jì)算獲取，其中Israda表示輸電線路所在支路電流SCADA量測(cè)，Ipmu表示輸電線路所在支路電流相量幅值量測(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步驟4-2中，根據(jù)輸電線路有效的PMU量測(cè)對(duì)其參數(shù)進(jìn)行計(jì)算；當(dāng)輸電線路所在支路兩側(cè)均有PMU量測(cè)時(shí)，依據(jù)電路基爾霍夫電流(KCL)定律，得出如下公式: (5)
7.根據(jù)權(quán)利要求4 所述的方法，其特征在于，在所述步驟4-4中，通過(guò)不同時(shí)間斷面下線路所在支路兩端冗余的PMU量測(cè)建立估計(jì)模型，采用優(yōu)化計(jì)算的模式對(duì)可疑線路參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，以三角形式表示節(jié)電電壓相量以及支路電流相量為:
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟5包括: (5-1).對(duì)SCADA量測(cè)和PMU量測(cè)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)； (5-2).根據(jù)變壓器有效的PMU量測(cè)對(duì)其參數(shù)進(jìn)行計(jì)算； (5-3).辨識(shí)變壓器參數(shù)是否可疑，如果變壓器參數(shù)可疑則進(jìn)行步驟5-4 ； (5-4).基于多斷面PMU量測(cè)信息的變壓器參數(shù)估計(jì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步驟5-1中，利用PMU節(jié)點(diǎn)電壓相量和繞組電流相量計(jì)算變壓器繞組所在支路的等值功率量測(cè): Ppmu = UlCOS ( 9 u- 9 ^ (16)式(16)和(17)中，Ppmu為變壓器各側(cè)等值有功量測(cè)；Q_為變壓器各側(cè)等值無(wú)功量測(cè)；0U> Oi分別為變壓器各側(cè)電壓相角、電流相角；U、I分別為變壓器各側(cè)電壓幅值、電流幅值； 設(shè)變壓器各側(cè)功率檢測(cè)門檻值為K—廿，當(dāng)變壓器各側(cè)功率量測(cè)滿足 織y——時(shí)，PMU等值功率與SCADA功率量測(cè)匹配，其中Wseada xf表示變壓器 各側(cè)SCADA有功或無(wú)功量測(cè)，Wpfflu xf表示變壓器PMU等值有功或無(wú)功量測(cè)；然后進(jìn)行電壓、電流幅值量測(cè)匹配校驗(yàn)，設(shè)電壓幅值檢測(cè)門檻值Xv xf,則當(dāng)變壓器各側(cè)節(jié)點(diǎn)電壓幅值量測(cè)滿 足≤fP-≤A <時(shí)，PMU電壓幅值量測(cè)與SCADA電壓幅值量測(cè)匹配，其中Useadaxf 表示變壓器各側(cè)節(jié)點(diǎn)電壓幅值SCADA量測(cè)，Upfflu xf表示變壓器各側(cè)節(jié)點(diǎn)PMU電壓相量幅值量 測(cè)。設(shè)電流幅值檢測(cè)門檻Aixf,則當(dāng)變壓器各側(cè)電流量測(cè)滿足 PMU電流幅值量測(cè)與SCADA電流幅值量測(cè)匹配，如果SCADA無(wú)電流幅值量測(cè)則可通過(guò)功率和電壓幅值量測(cè)計(jì)算獲取，其中ISMda—xf表示變壓器各側(cè)電流SCADA量測(cè)，Ipfflu xf表示變壓器各側(cè)電流相量幅值量測(cè)。
11.據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步驟5-2中，對(duì)兩繞組變壓器而言，通過(guò)獲取的兩端PMU量測(cè)，依據(jù)繞組兩端相量之間的關(guān)系可以得到: 式(18)中，I1為變壓器低壓側(cè)電流幅值，Ih為變壓器高壓側(cè)電流幅值，0_為變壓器高壓側(cè)電壓相量相角，Qil為變壓器低壓側(cè)電流相量相角，eih為變壓器高壓側(cè)電流相量相角； 根據(jù)基爾霍夫電壓(KVL)定律，可以得到: 式(19)中，k表示變壓器繞組的非標(biāo)準(zhǔn)變比，為變壓器高壓側(cè)電壓相量，iJi為變壓器低壓側(cè)電壓相量，^為變壓器低壓側(cè)電流相量，gT、bT分別表示變壓器繞組的電導(dǎo)和電納；對(duì)三繞組變壓器而言，在高壓輸電網(wǎng)中，低壓側(cè)無(wú)PMU量測(cè)，且連接無(wú)功補(bǔ)償裝置；三繞組變壓器可調(diào)分接頭變比通過(guò)式(18)得到；依據(jù)三繞組變壓器三側(cè)電壓電流相量之間的關(guān)系，得到高壓側(cè)及中壓側(cè)繞組電納如式(20)和(21)所示: 式(20)和(21)中，bT h力變壓器高壓側(cè)繞組電納，bT m為變壓器中壓側(cè)繞組電納，Ih為變壓器高壓側(cè)電流幅值，Iffl為變壓器中壓側(cè)電流幅值，Dft為變壓器高壓側(cè)電壓相量，OmS變壓器中壓側(cè)電壓相量，ea為高壓側(cè)電流相量與高中壓側(cè)電壓相量差?yuàn)A角，eb為中壓側(cè)電流相量與聞中壓側(cè)電壓相量差?yuàn)A角； 如果繞組計(jì)算參數(shù)與變壓器模型參數(shù)大于預(yù)設(shè)門檻\ xfJara,則辨識(shí)該繞組參數(shù)為可疑參數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步驟5-4中，針對(duì)可疑繞組，通過(guò)獲取不同時(shí)間斷面下該變壓器繞組有效的PMU量測(cè)，計(jì)算不同時(shí)間斷面下變壓器參數(shù)，利用參數(shù)計(jì)算值的均值 作為變壓器參數(shù)的最終估值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于多斷面混合量測(cè)信息的設(shè)備參數(shù)在線辨識(shí)方法，包括如下步驟(1).過(guò)濾多斷面設(shè)備量測(cè)數(shù)據(jù)；(2).獲取設(shè)備模型；(3).對(duì)設(shè)備模型是輸電線路還是變壓器繞組進(jìn)行判斷，如果是輸電線路，則進(jìn)行步驟4，否則進(jìn)行步驟5；(4).對(duì)輸電線路參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)與估計(jì)；(5).對(duì)變壓器參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)與估計(jì)。本發(fā)明提供了一種基于多斷面混合量測(cè)信息的設(shè)備參數(shù)在線辨識(shí)方法，充分利用調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)傳統(tǒng)的SCADA量測(cè)信息和WAMS系統(tǒng)的相量量測(cè)信息構(gòu)建混合量測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)多時(shí)間斷面估計(jì)可疑設(shè)備參數(shù)，提高設(shè)備參數(shù)辨識(shí)準(zhǔn)確度。
文檔編號(hào)G01R31/00GK103116097SQ20131002874
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者劉俊, 姚建國(guó), 楊勝春, 楊爭(zhēng)林, 於益軍, 馮樹海, 石飛, 李峰, 王勇, 湯必強(qiáng), 王禮文, 郭曉蕊, 徐鵬, 潘玲玲 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司