一種電力線路參數(shù)的計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電力線路參數(shù)的計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行是社會(huì)經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展的重要保障，電網(wǎng)的安全運(yùn)行一直是電 網(wǎng)公司高度重視的問(wèn)題。調(diào)度運(yùn)行人員對(duì)電網(wǎng)特性的把握也越來(lái)越依賴于基于電網(wǎng)模型 的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析。準(zhǔn)確的電網(wǎng)參數(shù)是形成準(zhǔn)確的電網(wǎng)模型，進(jìn)而進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)、潮流計(jì)算、 網(wǎng)損分析、故障分析和繼電保護(hù)整定計(jì)算等電力系統(tǒng)計(jì)算的基礎(chǔ)。由于種種原因，現(xiàn)有的在 傳統(tǒng)方法基礎(chǔ)上計(jì)算的線路參數(shù)往往存在一些錯(cuò)誤，從而影響在線或離線計(jì)算程序的可信 度，因此，提高電網(wǎng)參數(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性，對(duì)特大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重大意義。
[0003] 隨著PMU(PhasorMeasurementUnit，同步相量測(cè)量單元）的大規(guī)模應(yīng)用和迅猛發(fā) 展，基于相量采集裝置高精度相量信息的參數(shù)估計(jì)方法也被提出。PMU是用于進(jìn)行同步相量 測(cè)量和輸出以及進(jìn)行動(dòng)態(tài)記錄的裝置。相量測(cè)量單元要求同步對(duì)時(shí)誤差不超過(guò)lus，相量幅 度誤差小于〇. 2%，角度誤差不過(guò)0. 2度，頻率測(cè)量為45 - 55Hz，誤差不超過(guò)0. 005Hz。
[0004] 現(xiàn)有的利用PMU計(jì)算線路的方法主要是使用一條線路兩端的電壓、電流單次測(cè)量 值，根據(jù)線路電壓與電流方程，可以直接計(jì)算出該線路的電阻，電抗與并聯(lián)電容值。這種計(jì) 算方式最直觀，但是嚴(yán)重依賴已知量，也就是線路兩端的電流與電壓測(cè)量值的準(zhǔn)確度，測(cè)量 量的輕微擾動(dòng)將導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果的大幅偏差，所以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)計(jì)算得到的電力線路參數(shù)不 準(zhǔn)確，可靠性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種電力線路參數(shù)的計(jì)算方法，能夠準(zhǔn)確 計(jì)算出電力傳輸線路參數(shù)，使得到的電力線路參數(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性均有較大提高。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種電力線路參數(shù)的計(jì)算方法，包括：
[0007]S1、對(duì)同步相量測(cè)量單元測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，得到采樣數(shù)據(jù)；S2、對(duì)所述采樣數(shù) 據(jù)求解帶約束條件的最優(yōu)化問(wèn)題，得到待判斷線路參數(shù)值；所述約束條件包括：
[0008]Ae ? 0 <0
[0009]其中，Ae= [0 0I-I0 0 0 0]，0 = [ArlAilBrlBilC rlCilDrlDi]'A、B、C、D表 示電力傳輸線的通用PI等值模型的參數(shù)，4、化分別表示A的實(shí)部和虛部，B^Bi*別表示 B的實(shí)部和虛部，(；、(；分別表示C的實(shí)部和虛部，D^Di*別表示D的實(shí)部和虛部；S3、判斷 所述待判斷線路參數(shù)值是否符合預(yù)設(shè)條件，若是，則將所述待判斷線路參數(shù)值作為最終線 路參數(shù)值；否則，將所述采樣數(shù)據(jù)中不符合預(yù)設(shè)條件的壞數(shù)據(jù)剔除，并返回步驟S2以繼續(xù) 對(duì)剔除壞數(shù)據(jù)后的所述采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行求解。
[0010] 進(jìn)一步的，所述步驟Sl包括：S11、設(shè)定初始時(shí)間t，時(shí)間間隔S;S12、對(duì)時(shí)間間隔 [t_s，t]內(nèi)的同步相量測(cè)量單元測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，得到采樣數(shù)據(jù)。
[0011] 又進(jìn)一步的，所述同步相量測(cè)量單元測(cè)量的數(shù)據(jù)包括：vs、Is、VK、Ik，其中，Vs、，分 別表示電力傳輸線路送電端與受電端的電壓，IS、IK分別表示電力傳輸線路送電端和受電端 的電流。
[0012] 再進(jìn)一步的，所述帶約束條件的最優(yōu)化問(wèn)題包括：

=R，Bi=X，R、X、B。分別表示電阻、電抗、電納。
[0025] 更進(jìn)一步的，判斷所述待判斷線路參數(shù)值是否符合預(yù)設(shè)條件的方法包括：S31、獲 取殘差rS
[0026] r1= Z iff ? 0，i = 1，2, ? ? ?，4n
[0027]其中，Zi是矩陣Z中第i行元素構(gòu)成的行向量，Hi是矩陣H中第i行元素構(gòu)成的 行向量；S32、將殘差r1標(biāo)幺化，
[0029] 其中，Dii是對(duì)角矩陣D第i行第i列的元素，D= 將標(biāo)幺化之 后得到的殘差最大值與設(shè)定的閾值c比較；S34、如果rin=? <C，則所述待判斷線路參 數(shù)值符合預(yù)設(shè)條件；否則，所述待判斷線路參數(shù)值不符合預(yù)設(shè)條件。
[0030] 更進(jìn)一步的，閾值c為3。
[0031] 更進(jìn)一步的，還包括：S4、判斷所述最終線路參數(shù)值是否符合設(shè)定條件，若是，則將 得到的最終線路參數(shù)值存入數(shù)據(jù)庫(kù)；否則，放棄得到的最終線路參數(shù)值。
[0032] 更進(jìn)一步的，判斷所述最終線路參數(shù)值是否符合設(shè)定條件的方法包括：S41、計(jì)算 所述最終線路參數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)差〇 (X) ;S42、將所述標(biāo)準(zhǔn)差〇 (X)與設(shè)定的閾值Ix比較； S43、若〇 (X) <Ix，則所述最終線路參數(shù)值可信，符合設(shè)定條件；否則，所述最終線路參數(shù) 值不可信，不符合設(shè)定條件；其中，〇 (X)表示參數(shù)X的標(biāo)準(zhǔn)差，x=R、X、B。。
[0033] 實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果：
[0034] 本發(fā)明實(shí)施例提供的電力線路參數(shù)的計(jì)算方法，通過(guò)對(duì)同步相量測(cè)量單元測(cè)量的 數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，然后對(duì)得到的采樣數(shù)據(jù)求解帶多種約束條件的最優(yōu)化問(wèn)題，得到待判斷線 路參數(shù)值，再判斷待判斷線路參數(shù)值是否符合預(yù)設(shè)條件，若是，則得到最終線路參數(shù)值，否 貝1J，將采樣數(shù)據(jù)中不符合預(yù)設(shè)條件的壞數(shù)據(jù)剔除，并繼續(xù)對(duì)剔除壞數(shù)據(jù)后的所述采樣數(shù)據(jù) 進(jìn)行求解。本方法將電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的線路參數(shù)與根據(jù)同步相量測(cè)量單元的測(cè)量數(shù)據(jù)得 到的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)，還通過(guò)電力傳輸線路的基本原理和已知條件等多個(gè)維度對(duì)計(jì)算結(jié) 果進(jìn)行校驗(yàn)，能夠準(zhǔn)確計(jì)算出電力傳輸線路阻抗參數(shù)，從而提高了電網(wǎng)參數(shù)的準(zhǔn)確性和可 靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0035] 圖1是本發(fā)明提供的電力線路參數(shù)的計(jì)算方法的流程圖；
[0036] 圖2是本發(fā)明提供的電力線路參數(shù)的計(jì)算方法的電力傳輸線路的PI等值模型。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0038] 參見(jiàn)圖1，本實(shí)施例提供的一種電力線路參數(shù)的計(jì)算方法，包括：
[0039] S1、對(duì)同步相量測(cè)量單元測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，得到采樣數(shù)據(jù)；
[0040] 具體的，設(shè)定初始時(shí)間t，時(shí)間間隔s，采集時(shí)間間隔[t_s，t]內(nèi)的同步相量測(cè)量單 元測(cè)量的數(shù)據(jù)Vs、Is、VK、Ik，其中，VS、VK分別表示電力傳輸線路送電端與受電端的電壓，Is、 IK分別表不電力傳輸線路送電端和受電端的電流。
[0041] 采用自助采樣算法從采集的同步相量測(cè)量單元測(cè)量的數(shù)據(jù)Vs、Is、VK、1^中取出一 批數(shù)據(jù)作為采樣數(shù)據(jù)，通常取出的數(shù)據(jù)量小于該組測(cè)量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)總量，并且允許重復(fù)抽 樣。
[0042]S2、對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)求解帶約束條件的最優(yōu)化問(wèn)題，得到待判斷線路參數(shù)值；
[0043] 具體的，建立電力傳輸線路參數(shù)測(cè)量模型，參見(jiàn)圖2，Z和Y是線路串聯(lián)阻抗與并聯(lián) 導(dǎo)納，即為本方法要計(jì)算得出的電力線路參數(shù)，且Z=R+jX，Y=jB。，R、X分別表示電力傳 輸線路的電阻、電抗，B。表示電力傳輸線路的電納。根據(jù)節(jié)點(diǎn)電壓、電流方程，可以得到Vs、 Is、VK、18滿足下面兩個(gè)復(fù)數(shù)方程：
[0044]Vs=A?Ve-B?Ie (1)
[0045]Is=C?Ve-D?Ie (2)
[0046] 其中，A、B、C、D表示電力傳輸線的通用PI等值模型的參數(shù)。
[0047]把復(fù)數(shù)方程（1)、（2)按實(shí)部和虛部展開(kāi)，可以得到如下方程式：
[0052]其中，C分別表示實(shí)部和虛部，A,、化分別表示A的實(shí)部和虛部。
[0053] 測(cè)量量Vs、Is、VK、Ik分別為N個(gè)，那么可以得到4*N個(gè)方程組成的矩陣：
[0055] 其中，表示第n個(gè)^，，即F/的第n次測(cè)量結(jié)果，1彡n彡N。
[0056] 考慮到測(cè)量數(shù)據(jù)中的干擾和噪音，方程7可以簡(jiǎn)化為如下形式：
[0057]z=H* 0 +e(8)
[0063] 電力線路參數(shù)的計(jì)算結(jié)果對(duì)PMU測(cè)量數(shù)據(jù)的噪音很敏感。在某些情況下，1%的電 壓測(cè)量誤差可能導(dǎo)致串聯(lián)電阻和電抗計(jì)算結(jié)果的高達(dá)20%的誤差。部分計(jì)算結(jié)果甚至出現(xiàn) 負(fù)的線路電阻值。如果考慮到線路的物理約束，將能大幅改善傳輸線路參數(shù)的辨識(shí)結(jié)果。
[0064] 首先，公式（9)可以增加如下約束條件：
[0065] Ar=Dr (12)
[0066] Ai=Di (13)
[0067] 上述約束條件可以簡(jiǎn)化為如下形式：
[0068]Aeq ? 0 = 0 (14)
[0070] 其次，盡管計(jì)算得出的傳輸線路參數(shù)是只是近似考慮線路下垂，并且忽略了環(huán)境 溫度的影響，不同的運(yùn)行條件下的真實(shí)的線路參數(shù)值是在計(jì)算得出的誤差范圍內(nèi)。電網(wǎng)能 量管理系統(tǒng)中存儲(chǔ)的線路參數(shù)值可以作為線路參數(shù)計(jì)算過(guò)程中的額外的約束條件，如下：
[0071] (I-aR)Rems^R^ (1+aR)?R