CN103825364A - 一种应用于电力***状态估计的主子站信息交互方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用于电力***状态估计的主子站信息交互方法，包括：1，调度主站接收子站发送的包括子站拓扑模型和设备量测质量状态分析结果的数据报文；2，调度主站将接收到的数据报文中的设备量测质量状态分析结果发送主站状态估计进行量测权值修正，将子站拓扑辨识结果与主站状态估计对应的相同厂站的拓扑分析结果进行比较，比较结果不一致时，执行3；一致时，结束该子站与调度主站的交互过程；3，调度主站向子站发送详细模型请求；4，子站向调度主站发送包括开关和刀闸位置信息的子站遥信值上送至调度主站，调度主站进行详细模型校验。本发明提供的一种方法，充分利用了子站状态估计的遥信辨识与遥测质量状态结果进行在线状态估计计算，提高了主站状态估计拓扑分析和估计计算的准确性。

Description

一种应用于电力***状态估计的主子站信息交互方法

技术领域

本发明涉及电力***计算领域，具体涉及一种应用于电力***状态估计的主子站信息交互方法。

背景技术

电网结构复杂度不断增加、电网规模越来越大，大量新型设备装置的使用和新能源的逐步接入，给电网的状态把握、策略分析与运行控制带来巨大挑战，传统的经验型、离线分析型调度方法使调度员已越来越难驾驭电网，这使得在线分析功能需求增强。

状态估计作为电力***在线分析的基石，其提供的数据断面准确合理性是实时分析、预警及在线辅助决策可行可信的基础。状态估计结果的精确度和可靠性达不到要求，将导致在线潮流分析、静态安全分析等计算结果不可信，预警决策软件发生误告警或漏告警，辅助决策软件的决策措施不可行，甚至导致自动控制软件的控制措施错误，进而引发严重的电网安全问题。

目前，调度主站在线运行状态估计按照周期或事件触发方式，通过读取数据采集与监控***（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）实时数据信息形成量测***，采用规则法对量测***的遥信和遥测进行预处理，根据预先设置的缺省量测权值进行估计计算。由于主站缺少与子站信息的有效沟通，传统主站状态估计被动接收SCADA从前置获取的有限量实时数据信息，而基于规则法的量测预处理方法又不能可靠的对可疑遥信和遥测数据进行准确的甄别和定位，导致电网拓扑结构错误，电网估计结果局部受到污染。

近年来，随着数字化智能变电站的建设，快速采集的信息越来越多，包括综合自动化、相量测量单元（PMU）、保护以及各种智能一次设备在线监测信息，站端多源数据可以为主站状态估计提供数据支撑，然而在目前主站集中式状态估计方法中，主站无法有效使用子站的海量信息。因此，以信息分层和分布式处理为目标的子站状态估计迫切需要与主站状态估计进行信息的有效沟通，从网络拓扑、设备量测质量等多方面提升主站状态估计计算准确性。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种应用于电力***状态估计的主子站信息交互方法，通过调度数据网，采用基于DL476规约的数据转发方法完成主子站信息的传输和交互；利用主子站模型和拓扑信息交互结果，提高主站电网状态估计拓扑分析准确性；利用子站设备量测质量信息，修正主站测点量测权重，进一步提升主站状态估计计算精度，该方法包括：

步骤1，调度主站接收子站发送的包括子站拓扑模型和设备量测质量状态分析结果的数据报文；

步骤2，所述调度主站将所述接收到的数据报文中的设备量测质量状态分析结果发送主站状态估计主站进行量测权值修正，将子站拓扑辨识结果与主站状态估计对应的相同厂站的拓扑分析结果进行比较，比较结果不一致时，执行步骤3；一致时，结束所述子站与调度主站的交互过程；

步骤3，所述调度主站向所述子站发送详细模型请求；

步骤4，所述子站向所述调度主站发送包括开关和刀闸位置信息的子站遥信值，所述调度主站进行详细模型校验。

本发明提供的第一优选实施例中：所述步骤1中所述子站接收到所述调度主站的数据需求时，所述子站状态估计将子站拓扑模型和设备量测质量状态分析结果转化为符合电力***E标准的ASCII文件，所述子站通过消息总线，利用DL476规约形成数据报文传送至调度主站。

本发明提供的第二优选实施例中：所述调度主站还包括前置规约处理模块；

所述步骤1和步骤3中所述调度主站向所述子站发送数据需求时，所述前置规约处理模块基于DL476规约形成数据报文与所述子站进行信息传输，并将所述子站上传的信息转发至主站状态估计应用服务器。

本发明提供的第三优选实施例中：所述步骤2中比较拓扑分析结果时包括：计算节点总数、计算节点支路数和基于设备调度编号的计算节点设备模型匹配。

本发明提供的第四优选实施例中：所述步骤2中通过设置拓扑比较标志位标识各个所述子站的比较结果是否一致；

对于拓扑一致的子站，设置拓扑比较标志为0；

对于拓扑不一致的子站，设置拓扑比较标志为1；

在判断拓扑结果不一致时，将有差异的拓扑比较结果发送至所述调度主站的实时数据库存储，所述调度主站实时告警窗给予提示。

本发明提供的第五优选实施例中：所述步骤4中所述调度主站进行详细模型校验时，主站状态估计进行主子站详细模型的校验，所述调度主站再次进行电网拓扑分析后，分析主子站造成拓扑差异的可疑遥信状态。

本发明提供的第六优选实施例中：所述方法还包括：子站状态估计根据采集的三相量测信息，通过三相量测不平衡度计算和子站坏数据检测与辨识结果，对设备量测质量状态进行评估，按照“好”、“较好”、“可用”、“差”和“坏数据”五种量测质量标识确定设备量测质量状态；

所述调度主站根据所述子站量测数据质量状态及采集量测值，按照设备类型对应的量测范围修正测点量测权值。

本发明提供的第七优选实施例中：通过三相量测不平衡度计算和子站坏数据检测与辨识结果对设备量测质量状态进行评估的方法包括：

1）计算三相量测不平衡度η_m，其中量测量包括电压幅值量测、电流幅值量测、有功量测、无功量测，计算公式如式（1）所示：

${\mathrm{\η}}_m=\frac{\max \left({\mathrm{Meas}}_P\right)-\min \left({\mathrm{Meas}}_P\right)}{({\mathrm{Meas}}_U+{\mathrm{Meas}}_V+{\mathrm{Meas}}_W)/3},P=U,V,W---\left(1\right)$

式（1）中，Meas_U，Meas_V，Meas_W分别为A、B、C三相量测值；

2）根据三相量测不平衡度大小判断设备量测质量状态，其判断区间为：

电压区间为[0.00%，0.25%)，电流区间为[0.00%，1.50%)，有功区间为[0.00%，1.00%)，无功区间为[0.00%，1.50%)时，量测质量状态为“好”；

电压区间为[0.25%，0.50%)，电流区间为[1.50%，3.00%)，有功区间为[1.00%，2.50%)，无功区间为[1.50%，3.50%)时，量测质量状态为“较好”；

电压区间为[0.50%，0.80%)，电流区间为[3.00%，5.00%)，有功区间为[2.50%，5.00%)，无功区间为[3.50%，6.00%)时，量测质量状态为“可用”；

电压区间为[0.80%，1.50%)，电流区间为[5.00%，8.00%)，有功区间为[5.00%，9.00%)，无功区间为[6.00%，10.0%)时，量测质量状态为“差”；

电压区间为[1.50%，100%)，电流区间为[8.00%，100%)，有功区间为[9.00%，100%)，无功区间为[10.00%，100%)时，量测质量状态为“坏数据”；

3）基于子站三相量测突变、遥测和遥信信息互动、子站状态估计标准化残差的坏数据辨识结果，判定子站采集遥测为坏数据，并标识设备量测质量状态为“坏数据”。

本发明提供的一种应用于电力***状态估计的主子站信息交互方法，相对于最接近的现有技术的有益效果包括：

1、本发明提供的一种应用于电力***状态估计的主子站信息交互方法，首先请求接收子站的各子站拓扑模型的熟数据，在判断该数据与主站本身的数据一致时直接结束该子站的数据交互流程，不一致时才向子站进一步请求发送三相遥信的详细数据进行下一次判断，大大降低了整个数据信息的传送量；通过该主子站信息交互过程，充分利用了子站状态估计的遥信辨识与遥测质量状态结果进行在线状态估计计算，提高了主站状态估计拓扑分析和估计计算的准确性。

2、采用基于DL476规约的数据传输方法，通过数据报文方式进行拓扑比较、详细模型以及量测数据质量的信息交互，极大地提高了状态估计计算精度和拓扑分析的准确性。

3、基于子站设备量测质量状态对主站量测权值修正，提高了主站状态估计的计算精度。

附图说明

如图1所示为本发明提供的一种应用于电力***状态估计的主子站信息交互方法的流程图；

如图2所示为本发明提供的一种应用于电力***状态估计的主子站数据接入流程图；

如图3所示为本发明提供的一种应用于电力***状态估计的主子站信息交互方法的实施例的流程图。

具体实施方式

下面根据附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

本发明提供一种应用于电力***状态估计的主子站信息交互方法，其流程图如图1所示，由图1可知，该方法包括：

步骤1，调度主站接收子站发送的包括子站拓扑模型和设备量测质量状态分析结果的数据报文。

步骤2，调度主站将接收到的数据报文中的设备量测质量状态分析结果发送主站状态估计主站进行量测权值修正，将子站拓扑辨识结果与主站状态估计对应的相同厂站的拓扑分析结果进行比较，比较结果不一致时，执行步骤3；一致时，结束该子站与调度主站的交互过程。

调度主站同时接收多个子站的拓扑辨识结果，对拓扑分别结果分别对应的进行比较的时候，对比较结果不一致的子站进行下一步的数据请求，比较结果一致的子站直接结束该子站与调度主站的信息交互。

步骤3，调度主站向子站发送详细模型请求。

步骤4，子站向调度主站发送包括开关和刀闸位置信息的子站遥信值上，调度主站进行详细模型校验。

在判断子站发送的与主站本身的拓扑分析结果一致时直接结束该子站的数据交互流程，不一致时才向子站进一步请求发送三相遥信的详细数据进行下一次判断，大大降低了整个数据信息的传送量。

进一步的，步骤1中子站接收到调度主站的数据需求时，子站状态估计将子站拓扑模型和设备量测质量状态分析结果转化为直观的、可识别的符合电力***E标准的ASCII文件，子站通过消息总线，利用DL476规约形成数据报文传送至调度主站。

调度主站还包括前置规约处理模块，步骤1和步骤3中调度主站向子站发送数据需求时，前置规约处理模块基于DL476规约形成数据报文与子站进行信息传输，并将子站上传的信息转发至主站状态估计应用服务器。

步骤2中比较拓扑分析结果时包括：计算节点总数、计算节点支路数和基于设备调度编号的计算节点设备模型匹配。

步骤2中通过设置拓扑比较标志位标识各个子站的比较结果是否一致。对于拓扑一致的子站，设置拓扑比较标志为0；对于拓扑不一致的子站，设置拓扑比较标志为1。在判断拓扑结果不一致时，将有差异的拓扑比较结果发送至调度主站的实时数据库存储，同时调度主站实时告警窗给予提示。

步骤4中调度主站进行详细模型校验时，主站状态估计进行主子站详细模型的校验，完成后调度主站再次进行电网拓扑分析，完成后分析主子站造成拓扑差异的可疑遥信状态，提高主站拓扑分析正确性。

优选的，本发明提供一种应用于电力***状态估计的主子站信息交互方法，还包括：子站状态估计根据采集的三相量测信息，通过三相量测不平衡度计算和子站坏数据检测与辨识结果，对设备量测质量状态进行评估，按照“好”、“较好”、“可用”、“差”和“坏数据”五种量测质量标识确定设备量测质量状态。

主站根据子站量测数据质量状态及采集量测值，按照设备类型对应的量测范围修正测点量测权值。主站基于子站量测状态对主站设备量测测点权重进行修正，提高主站状态估计计算精度。

通过三相量测不平衡度计算和子站坏数据检测与辨识结果对设备量测质量状态进行评估的方法包括：

1）计算三相量测不平衡度η_m，其中量测量包括电压幅值量测、电流幅值量测、有功量测、无功量测，计算公式如式（1）所示：

${\mathrm{\η}}_m=\frac{\max \left({\mathrm{Meas}}_P\right)-\min \left({\mathrm{Meas}}_P\right)}{({\mathrm{Meas}}_U+{\mathrm{Meas}}_V+{\mathrm{Meas}}_W)/3},P=U,V,W---\left(1\right)$

式（1）中，Meas_U，Meas_V，Meas_W分别为A、B、C三相量测值。

2）根据三相量测不平衡度大小判断设备量测质量状态，其判断区间为：

电压区间(%)	电流区间(%)	有功区间(%)	无功区间(%)	量测质量状态
					[0.00，0.25)	[0.00，1.50)	[0.00，1.00)	[0.00，1.50)	好
[0.25，0.50)	[1.50，3.00)	[1.00，2.50)	[1.50，3.50)	较好
					[0.50，0.80)	[3.00，5.00)	[2.50，5.00)	[3.50，6.00)	可用
[0.80，1.50]	[5.00，8.00]	[5.00，9.00]	[6.00，10.0]	差
					>1.50	>8.00	>9.00	>10.0	坏数据

3）基于子站三相量测突变、遥测和遥信信息互动、子站状态估计标准化残差的坏数据辨识结果，判定子站采集遥测为坏数据，并标识设备量测质量状态为“坏数据”。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种应用于电力***状态估计的主子站信息交互方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1，调度主站接收子站发送的包括子站拓扑模型和设备量测质量状态分析结果的数据报文；

步骤2，所述调度主站将所述接收到的数据报文中的设备量测质量状态分析结果发送主站状态估计进行量测权值修正，将子站拓扑辨识结果与主站状态估计对应的相同厂站的拓扑分析结果进行比较，比较结果不一致时，执行步骤3；一致时，结束所述子站与调度主站的交互过程；

步骤3，所述调度主站向所述子站发送详细模型请求；

步骤4，所述子站向所述调度主站发送包括开关和刀闸位置信息的子站遥信值，所述调度主站进行详细模型校验。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中所述子站接收到所述调度主站的数据需求时，所述子站状态估计将子站拓扑模型和设备量测质量状态分析结果转化为符合电力***E标准的ASCII文件，所述子站通过消息总线，利用DL476规约形成数据报文传送至调度主站。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调度主站还包括前置规约处理模块；

所述步骤1和步骤3中所述调度主站向所述子站发送数据需求时，所述前置规约处理模块基于DL476规约形成数据报文与所述子站进行信息传输，并将所述子站上传的信息转发至主站状态估计应用服务器。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中比较拓扑分析结果时包括：计算节点总数、计算节点支路数和基于设备调度编号的计算节点设备模型匹配。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中通过设置拓扑比较标志位标识各个所述子站的比较结果是否一致；

对于拓扑一致的子站，设置拓扑比较标志为0；

对于拓扑不一致的子站，设置拓扑比较标志为1；

在判断拓扑结果不一致时，将有差异的拓扑比较结果发送至所述调度主站的实时数据库存储，所述调度主站实时告警窗给予提示。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4中所述调度主站进行详细模型校验时，主站状态估计进行主子站详细模型的校验，所述调度主站再次进行电网拓扑分析后，分析主子站造成拓扑差异的可疑遥信状态。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：子站状态估计根据采集的三相量测信息，通过三相量测不平衡度计算和子站坏数据检测与辨识结果，对设备量测质量状态进行评估，按照“好”、“较好”、“可用”、“差”和“坏数据”五种量测质量标识确定设备量测质量状态；

所述调度主站根据所述子站量测数据质量状态及采集量测值，按照设备类型对应的量测范围修正测点量测权值。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过三相量测不平衡度计算和子站坏数据检测与辨识结果对设备量测质量状态进行评估的方法包括：

1）计算三相量测不平衡度η_m，其中量测量包括电压幅值量测、电流幅值量测、有功量测、无功量测，计算公式如式（1）所示：

${\mathrm{\η}}_m=\frac{\max \left({\mathrm{Meas}}_P\right)-\min \left({\mathrm{Meas}}_P\right)}{({\mathrm{Meas}}_U+{\mathrm{Meas}}_V+{\mathrm{Meas}}_W)/3},P=U,V,W---\left(1\right)$

式（1）中，Meas_U，Meas_V，Meas_W分别为A、B、C三相量测值；

2）根据三相量测不平衡度大小判断设备量测质量状态，其判断区间为：

电压区间为[0.00%，0.25%)，电流区间为[0.00%，1.50%)，有功区间为[0.00%，1.00%)，无功区间为[0.00%，1.50%)时，量测质量状态为“好”；

电压区间为[0.25%，0.50%)，电流区间为[1.50%，3.00%)，有功区间为[1.00%，2.50%)，无功区间为[1.50%，3.50%)时，量测质量状态为“较好”；

电压区间为[0.50%，0.80%)，电流区间为[3.00%，5.00%)，有功区间为[2.50%，5.00%)，无功区间为[3.50%，6.00%)时，量测质量状态为“可用”；

电压区间为[0.80%，1.50%)，电流区间为[5.00%，8.00%)，有功区间为[5.00%，9.00%)，无功区间为[6.00%，10.0%)时，量测质量状态为“差”；

电压区间为[1.50%，100%)，电流区间为[8.00%，100%)，有功区间为[9.00%，100%)，无功区间为[10.00%，100%)时，量测质量状态为“坏数据”；

3）基于子站三相量测突变、遥测和遥信信息互动、子站状态估计标准化残差的坏数据辨识结果，判定子站采集遥测为坏数据，并标识设备量测质量状态为“坏数据”。

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