本發(fā)明涉及電力參數(shù)估計
技術領域：
，特別涉及一種輸電線路參數(shù)估計方法、系統(tǒng)及電力系統(tǒng)。
背景技術：
：WAMS系統(tǒng)(WAMS，即WideAreaMeasurementSystem，電網(wǎng)廣域監(jiān)測系統(tǒng))是新一代電力系統(tǒng)關鍵支撐技術，通過逐步部署PMU(PMU，即PhasorMeasurementUnit，相量測量單元)實現(xiàn)對電力系統(tǒng)主要狀態(tài)量的實時采集，可以廣泛的用于各種電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)分析。與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SupervisoryControlAndDataAcquisition，簡稱SCADA)不同，利用PMU可以直接采集電壓、電流幅值、相角等關鍵狀態(tài)量信息，將傳統(tǒng)狀態(tài)估計的非線性迭代問題變成一個線性估計問題，將傳統(tǒng)狀態(tài)估計的結(jié)果直接測量出來，這對于動態(tài)電力系統(tǒng)分析、故障錄波等非常有用?；赑MU的參數(shù)估計可細分為兩種，一種是基于單時段參數(shù)估計，這種情況下的PMU簡稱單時段PMU，另外一種是基于多時段的參數(shù)估計，這種情況下的PMU簡稱多時段PMU。由于單時段參數(shù)估計受隨機誤差影響較大，因此一般僅用于分析輸電線路參數(shù)隨時間變化曲線，而并不用作可靠的參數(shù)估計；多時段參數(shù)估計一般基于最小二乘法，可以排除隨機誤差的影響。多時段參數(shù)估計面臨的關鍵問題是估計結(jié)果受預先設定的誤差閾值影響較大，如果誤差閾值過小容易導致估計發(fā)散，如果門檻過大又無法排除壞數(shù)據(jù)。目前基于多時段PMU的參數(shù)估計中，誤差閾值的設定方法主要是在實時電流幅值平均值或輸電線路上的額定容量、安全電流的基礎上，通過設定一個門檻百分比作為誤差閾值。然而，輸電線路上時常出現(xiàn)重載和輕載的情形，導致輸電線路的各種電參數(shù)波動較大，這樣使得基于額定容量和安全電流得到的誤差閾值不能很好地貼合上述實際情形，而基于實時電流幅值平均值得到的誤差閾值在上述情形下則會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的情況，由上可知，當前多時段PMU參數(shù)估計中，由于設定的誤差閾值容易受到輸電線路重載和輕載的影響，從而導致最終得到的估計參數(shù)誤差較大。綜上所述可以看出，如何確保多時段PMU參數(shù)估計中誤差閾值不受輸電線路重載和輕載的影響是目前亟待解決的問題。技術實現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種輸電線路參數(shù)估計方法、系統(tǒng)及電力系統(tǒng)，確保了多時段PMU參數(shù)估計中誤差閾值不受輸電線路重載和輕載的影響，從而降低了估計參數(shù)的誤差。其具體方案如下：一種輸電線路參數(shù)估計方法，包括：通過多時段PMU，對輸電線路兩端的電壓和電流進行采集，得到相應的電壓相量和電流相量；利用所述電壓相量，相應地確定電壓幅值相角向量的實際測量值，并利用所述電流相量和預先估計的目標系數(shù)矩陣，計算所述電壓幅值相角向量的數(shù)學估算值；計算所述實際測量值與所述數(shù)學估算值之間的殘差絕對值，當該殘差絕對值小于或等于預設殘差閾值，則將所述目標系數(shù)矩陣確定為最優(yōu)系數(shù)矩陣；利用所述最優(yōu)系數(shù)矩陣，估算輸電線路上的串聯(lián)阻抗和并聯(lián)導納。優(yōu)選的，所述通過多時段PMU，對輸電線路兩端的電壓和電流進行采集的過程，包括：利用多時段PMU，在N個采集時段內(nèi)對輸電線路兩端的電壓和電流均分別進行N次采集，相應地得到N組電壓相量和N組電流相量，其中，N為大于1的整數(shù)，每組電壓相量均包括與所述輸電線路兩端對應的兩個電壓相量，每組電流相量均包括與所述輸電線路兩端對應的兩個電流相量。優(yōu)選的，所述利用所述電壓相量，相應地確定電壓幅值相角向量的實際測量值的過程，包括：利用所述N個采集時段中任一采集時段所對應的一組電壓相量，相應地確定與該采集時段所對應的電壓幅值相角向量的實際測量值；其中，任一采集時段所對應的電壓幅值相角向量的實際測量值為：C(k)=rel(V·1(k))imag(V·1(k))rel(V·2(k))imag(V·2(k))T;]]>式中，k∈{1,2,3,...,N}，和表示任一組電壓相量中的兩個電壓相量，符號rel表示相量的實部，符號imag表示相量的虛部。優(yōu)選的，所述計算所述實際測量值與所述數(shù)學估算值之間的殘差絕對值，當該殘差絕對值小于或等于預設殘差閾值，則將所述目標系數(shù)矩陣確定為最優(yōu)系數(shù)矩陣的過程，包括：步驟S41：將所述N個采集時段確定為當前有效的采集時段集；步驟S42：計算當前有效的采集時段集中每一采集時段所對應的實際測量值和與該采集時段所對應的數(shù)學估算值之間的殘差絕對值；步驟S43：按照殘差絕對值從大到小的順序，相應地對當前有效的采集時段集中所有采集時段進行排序，得到排序后的采集時段集；步驟S44：判斷排序后的采集時段集中排在首位的采集時段所對應的殘差絕對值是否小于或等于所述預設殘差閾值，如果是，則將排序后的采集時段集對應的目標系數(shù)矩陣確定為最優(yōu)系數(shù)矩陣，并結(jié)束，如果否，則進入步驟S45；步驟S45：判定排在首位的采集時段內(nèi)所采集到的電壓相量和電流相量中存在無效數(shù)據(jù)，從排序后的采集時段集中剔除排在首位的采集時段，將剔除后剩下的所有采集時段確定為當前有效的采集時段集，并進入所述步驟S42。優(yōu)選的，所述目標系數(shù)矩陣的估計過程，包括：步驟S51：設當前有效的采集時段集中包括M個采集時段，其中，M為不大于N的正整數(shù)；步驟S52：利用所述M個采集時段中任一采集時段所對應的一組電流相量和待估計系數(shù)矩陣，確定與該采集時段所對應的電壓幅值相角向量的估算表達式，其中，該估算表達式為：A(i)X=e1(i)-f1(i)e2(i)-f2(i)f1(i)e1(i)f2(i)e2(i)e2(i)-f2(i)e1(i)-f1(i)f2(i)e2(i)f1(i)e1(i)X;]]>式中，i∈{1,2,3,...,M}，A(i)表示根據(jù)任一采集時段所對應的一組電流相量確定的測量偏導矩陣，e1(i)為的實部，f1(i)為的虛部，e2(i)為的實部，f2(i)為的虛部，和表示任一采集時段所對應的一組電流相量中的兩個電流相量，X表示與當前有效的采集時段集對應的待估計系數(shù)矩陣，其中，X＝[a1b1a2b2]T，a1和b1分別為復數(shù)P的實部和虛部，a2和b2分別表示復數(shù)Q的實部和虛部；步驟S53：利用所述M個采集時段中任一采集時段所對應的實際測量值和估算表達式，構造目標函數(shù)；其中，所述目標函數(shù)為：minΣi=1M(A(i)X-C(i))TW(A(i)X-C(i));]]>式中，i∈{1,2,3,...,M}，C(i)表示所述M個采集時段中任一采集時段所對應的電壓幅值相角向量的實際測量值，W為與設備測量精度相關的對角矩陣；步驟S54：利用所述目標函數(shù)，對與當前有效的采集時段集對應的待估計系數(shù)矩陣進行估算，得到與當前有效的采集時段集對應的目標系數(shù)矩陣；其中，所述目標系數(shù)矩陣的表達式為：X‾=(D)-1H;]]>式中，優(yōu)選的，對角矩陣W的第t個對角元素為wtt＝1/σt2，其中，σt2表示第t個測量值所對應設備的測量方差。優(yōu)選的，所述預設殘差閾值為：Vth＝[0.10.150.10.1]T。優(yōu)選的，所述利用所述最優(yōu)系數(shù)矩陣，估算輸電線路上的串聯(lián)阻抗和并聯(lián)導納的過程，包括：根據(jù)所述最優(yōu)系數(shù)矩陣，確定所述復數(shù)P的估計值和所述復數(shù)Q的估計值利用所述估計值和所述估計值估算所述輸電線路上的串聯(lián)阻抗Z和并聯(lián)導納其中，Z=P‾2-Q‾2Q‾,Y=2P‾+Q‾.]]>本發(fā)明還公開了一種輸電線路參數(shù)估計系統(tǒng)，包括：數(shù)據(jù)采集模塊，用于通過多時段PMU，對輸電線路兩端的電壓和電流進行采集，得到相應的電壓相量和電流相量；向量實測值確定模塊，用于利用所述電壓相量，相應地確定電壓幅值相角向量的實際測量值；向量估算值計算模塊，用于利用所述電流相量和預先估計的目標系數(shù)矩陣，計算所述電壓幅值相角向量的數(shù)學估算值；最優(yōu)系數(shù)矩陣確定模塊，用于計算所述實際測量值與所述數(shù)學估算值之間的殘差絕對值，當該殘差絕對值小于或等于預設殘差閾值，則將所述目標系數(shù)矩陣確定為最優(yōu)系數(shù)矩陣；參數(shù)估計模塊，用于利用所述最優(yōu)系數(shù)矩陣，估算輸電線路上的串聯(lián)阻抗和并聯(lián)導納。本發(fā)明進一步公開了一種電力系統(tǒng)，包括前述的輸電線路參數(shù)估計系統(tǒng)。本發(fā)明中，輸電線路參數(shù)估計方法，包括：通過多時段PMU，對輸電線路兩端的電壓和電流進行采集，得到相應的電壓相量和電流相量；利用電壓相量，相應地確定電壓幅值相角向量的實際測量值，并利用電流相量和預先估計的目標系數(shù)矩陣，計算電壓幅值相角向量的數(shù)學估算值；計算實際測量值與數(shù)學估算值之間的殘差絕對值，當該殘差絕對值小于或等于預設殘差閾值，則將目標系數(shù)矩陣確定為最優(yōu)系數(shù)矩陣；利用最優(yōu)系數(shù)矩陣，估算輸電線路上的串聯(lián)阻抗和并聯(lián)導納。可見，本發(fā)明在對輸電線路上的參數(shù)進行估算時所涉及到的誤差閾值為與電壓幅值相角向量的殘差絕對值對應的預設殘差閾值，也即，當電壓幅值相角向量的殘差絕對值小于或等于預設殘差閾值，便可將用于估算電壓幅值相角向量的目標系數(shù)矩陣作為最優(yōu)系數(shù)矩陣，進而可估算出輸電線路上的串聯(lián)阻抗和并聯(lián)導納。由于電壓幅值相角向量自身并不會受到輸電線路重載和輕載的影響，所以，基于電壓幅值相角向量得到的預設殘差閾值便也就不會受到輸電線路重載和輕載的影響，從而降低了輸電線路參數(shù)估計誤差。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實施例公開的一種輸電線路參數(shù)估計方法流程圖；圖2為本發(fā)明實施例公開的一種輸電線路參數(shù)估計系統(tǒng)結(jié)構示意圖。具體實施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明實施例公開了一種輸電線路參數(shù)估計方法，參見圖1所示，該方法包括：步驟S11：通過多時段PMU，對輸電線路兩端的電壓和電流進行采集，得到相應的電壓相量和電流相量。可以理解的是，所謂多時段PMU是指基于多時段進行參數(shù)估計的PMU。本實施例是基于多時段PMU對輸電線路兩端的電壓和輸電線路兩端的電流進行采集，得到相應的電壓相量和電流相量。步驟S12：利用電壓相量，相應地確定電壓幅值相角向量的實際測量值，并利用電流相量和預先估計的目標系數(shù)矩陣，計算電壓幅值相角向量的數(shù)學估算值。也即，利用多時段PMU采集到的電壓相量可確定出電壓幅值相角向量的實際測量值。為了對電壓幅值相角向量進行估算，可利用多時段PMU采集到的電流相量來進行估算，不過在利用電流相量來對電壓幅值相角向量進行估算時還需要額外借助一個預先估計的系數(shù)矩陣，也即是上述的目標系數(shù)矩陣。步驟S13：計算上述實際測量值與上述數(shù)學估算值之間的殘差絕對值，當該殘差絕對值小于或等于預設殘差閾值，則將目標系數(shù)矩陣確定為最優(yōu)系數(shù)矩陣。也即，計算電壓幅值相角向量的實際測量值與數(shù)學估算值之間殘差的絕對值，在該絕對值小于或等于預設殘差閾值的情況下，將上述目標系數(shù)矩陣確定為最優(yōu)系數(shù)矩陣。其中，上述預設殘差閾值為預先根據(jù)經(jīng)驗值設定的一個常量，不會受到電網(wǎng)運行方式、輸電線路重載、輕載的影響。步驟S14：利用最優(yōu)系數(shù)矩陣，估算輸電線路上的串聯(lián)阻抗和并聯(lián)導納。本發(fā)明實施例中，輸電線路參數(shù)估計方法，包括：通過多時段PMU，對輸電線路兩端的電壓和電流進行采集，得到相應的電壓相量和電流相量；利用電壓相量，相應地確定電壓幅值相角向量的實際測量值，并利用電流相量和預先估計的目標系數(shù)矩陣，計算電壓幅值相角向量的數(shù)學估算值；計算實際測量值與數(shù)學估算值之間的殘差絕對值，當該殘差絕對值小于或等于預設殘差閾值，則將目標系數(shù)矩陣確定為最優(yōu)系數(shù)矩陣；利用最優(yōu)系數(shù)矩陣，估算輸電線路上的串聯(lián)阻抗和并聯(lián)導納?？梢姡景l(fā)明實施例在對輸電線路上的參數(shù)進行估算時所涉及到的誤差閾值為與電壓幅值相角向量的殘差絕對值對應的預設殘差閾值，也即，當電壓幅值相角向量的殘差絕對值小于或等于預設殘差閾值，便可將用于估算電壓幅值相角向量的目標系數(shù)矩陣作為最優(yōu)系數(shù)矩陣，進而可估算出輸電線路上的串聯(lián)阻抗和并聯(lián)導納。由于電壓幅值相角向量自身并不會受到輸電線路重載和輕載的影響，所以，基于電壓幅值相角向量得到的預設殘差閾值便也就不會受到輸電線路重載和輕載的影響，從而降低了輸電線路參數(shù)估計誤差。本發(fā)明實施例公開了一種具體的輸電線路參數(shù)估計方法，相對于上一實施例，本實施例對技術方案作了進一步的說明和優(yōu)化。具體的：上一實施例步驟S11中，通過多時段PMU，對輸電線路兩端的電壓和電流進行采集的過程，具體包括：利用多時段PMU，在N個采集時段內(nèi)對輸電線路兩端的電壓和電流均分別進行N次采集，相應地得到N組電壓相量和N組電流相量，其中，N為大于1的整數(shù)，每組電壓相量均包括與輸電線路兩端對應的兩個電壓相量，每組電流相量均包括與輸電線路兩端對應的兩個電流相量。也即，在任一個采集時段內(nèi)，分別對輸電線路的每端均各采集一個電壓相量和電流相量參數(shù)。另外，上一實施例步驟S12中，利用電壓相量，相應地確定電壓幅值相角向量的實際測量值的過程，包括：利用N個采集時段中任一采集時段所對應的一組電壓相量，相應地確定與該采集時段所對應的電壓幅值相角向量的實際測量值；其中，任一采集時段所對應的電壓幅值相角向量的實際測量值為：C(k)=rel(V·1(k))imag(V·1(k))rel(V·2(k))imag(V·2(k))T;]]>式中，k∈{1,2,3,...,N}，和表示任一組電壓相量中的兩個電壓相量，符號rel表示相量的實部，符號imag表示相量的虛部。進一步的，上一實施例步驟S13中，計算實際測量值與數(shù)學估算值之間的殘差絕對值，當該殘差絕對值小于或等于預設殘差閾值，則將目標系數(shù)矩陣確定為最優(yōu)系數(shù)矩陣的過程，具體包括下面步驟S41至S45，其中，步驟S41：將上述N個采集時段確定為當前有效的采集時段集。步驟S42：計算當前有效的采集時段集中每一采集時段所對應的實際測量值和與該采集時段所對應的數(shù)學估算值之間的殘差絕對值。步驟S43：按照殘差絕對值從大到小的順序，相應地對當前有效的采集時段集中所有采集時段進行排序，得到排序后的采集時段集。步驟S44：判斷排序后的采集時段集中排在首位的采集時段所對應的殘差絕對值是否小于或等于上述預設殘差閾值，如果是，則將排序后的采集時段集對應的目標系數(shù)矩陣確定為最優(yōu)系數(shù)矩陣，并結(jié)束，如果否，則進入步驟S45?？梢岳斫獾氖?，排序后的采集時段集中排在首位的采集時段所對應的殘差絕對值是排序后的采集時段集對應的所有殘差絕對值中數(shù)值最大的一個。步驟S45：判定排在首位的采集時段內(nèi)所采集到的電壓相量和電流相量中存在無效數(shù)據(jù)，從排序后的采集時段集中剔除排在首位的采集時段，將剔除后剩下的所有采集時段確定為當前有效的采集時段集，并進入步驟S42。也即，若排序后的采集時段集中排在首位的采集時段被剔除后，剩下的所有采集時段將會作為步驟S42中的當前有效的采集時段集。另外，需要說明的是，上述目標系數(shù)矩陣的估計過程，具體包括下面步驟S51至S54；其中，步驟S51：設當前有效的采集時段集中包括M個采集時段，其中，M為不大于N的正整數(shù)；步驟S52：利用M個采集時段中任一采集時段所對應的一組電流相量和待估計系數(shù)矩陣，確定與該采集時段所對應的電壓幅值相角向量的估算表達式，其中，該估算表達式為：A(i)X=e1(i)-f1(i)e2(i)-f2(i)f1(i)e1(i)f2(i)e2(i)e2(i)-f2(i)e1(i)-f1(i)f2(i)e2(i)f1(i)e1(i)X;]]>式中，i∈{1,2,3,...,M}，A(i)表示根據(jù)任一采集時段所對應的一組電流相量確定的測量偏導矩陣，e1(i)為的實部，f1(i)為的虛部，e2(i)為的實部，f2(i)為的虛部，和表示任一采集時段所對應的一組電流相量中的兩個電流相量，X表示與當前有效的采集時段集對應的待估計系數(shù)矩陣，其中，X＝[a1b1a2b2]T，a1和b1分別為復數(shù)P的實部和虛部，a2和b2分別表示復數(shù)Q的實部和虛部；步驟S53：利用M個采集時段中任一采集時段所對應的實際測量值和估算表達式，構造目標函數(shù)；其中，目標函數(shù)為：minΣi=1M(A(i)X-C(i))TW(A(i)X-C(i));]]>式中，i∈{1,2,3,...,M}，C(i)表示M個采集時段中任一采集時段所對應的電壓幅值相角向量的實際測量值，W為與設備測量精度相關的對角矩陣；步驟S54：利用目標函數(shù)，對與當前有效的采集時段集對應的待估計系數(shù)矩陣進行估算，得到與當前有效的采集時段集對應的目標系數(shù)矩陣；其中，目標系數(shù)矩陣的表達式為：X‾=(D)-1H;]]>式中，具體的，上述對角矩陣W的第t個對角元素為wtt＝1/σt2，其中，σt2表示第t個測量值所對應設備的測量方差。本實施例中，優(yōu)選的預設殘差閾值為：Vth＝[0.10.150.10.1]T。上一實施例步驟S14中，利用最優(yōu)系數(shù)矩陣，估算輸電線路上的串聯(lián)阻抗和并聯(lián)導納的過程，具體包括如下步驟S141和S142；其中，步驟S141：根據(jù)最優(yōu)系數(shù)矩陣，確定復數(shù)P的估計值和復數(shù)Q的估計值步驟S142：利用估計值和估計值估算輸電線路上的串聯(lián)阻抗Z和并聯(lián)導納其中，Z=P‾2-Q‾2Q‾,Y=2P‾+Q‾.]]>相應的，本發(fā)明實施例還公開了一種輸電線路參數(shù)估計系統(tǒng)，參見圖2所示，該系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集模塊21，用于通過多時段PMU，對輸電線路兩端的電壓和電流進行采集，得到相應的電壓相量和電流相量；向量實測值確定模塊22，用于利用電壓相量，相應地確定電壓幅值相角向量的實際測量值；向量估算值計算模塊23，用于利用電流相量和預先估計的目標系數(shù)矩陣，計算電壓幅值相角向量的數(shù)學估算值；最優(yōu)系數(shù)矩陣確定模塊24，用于計算實際測量值與數(shù)學估算值之間的殘差絕對值，當該殘差絕對值小于或等于預設殘差閾值，則將目標系數(shù)矩陣確定為最優(yōu)系數(shù)矩陣；參數(shù)估計模塊25，用于利用最優(yōu)系數(shù)矩陣，估算輸電線路上的串聯(lián)阻抗和并聯(lián)導納。關于上述各個模塊的更具體的工作過程可參見前述實施例中的相關內(nèi)容，在此不再贅述?？梢?，本發(fā)明實施例在對輸電線路上的參數(shù)進行估算時所涉及到的誤差閾值為與電壓幅值相角向量的殘差絕對值對應的預設殘差閾值，也即，當電壓幅值相角向量的殘差絕對值小于或等于預設殘差閾值，便可將用于估算電壓幅值相角向量的目標系數(shù)矩陣作為最優(yōu)系數(shù)矩陣，進而可估算出輸電線路上的串聯(lián)阻抗和并聯(lián)導納。由于電壓幅值相角向量自身并不會受到輸電線路重載和輕載的影響，所以，基于電壓幅值相角向量得到的預設殘差閾值便也就不會受到輸電線路重載和輕載的影響，從而降低了輸電線路參數(shù)估計誤差。本發(fā)明實施例還公開了一種電力系統(tǒng)，包括前述實施例中公開的輸電線路參數(shù)估計系統(tǒng)，關于該輸電線路參數(shù)估計系統(tǒng)的具體內(nèi)容可參考前述實施例，在此不再贅述。最后，還需要說明的是，在本文中，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。以上對本發(fā)明所提供的一種輸電線路參數(shù)估計方法、系統(tǒng)及電力系統(tǒng)進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本發(fā)明的限制。當前第1頁1 2 3