CN104090166A - 一种考虑状态估计大误差点的电网线路参数在线辨识方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种考虑状态估计大误差点的电网线路参数在线辨识方法，属于电力***控制技术领域；该方法包括：利用状态估计计算出线路量测点的状态估计值，并获取线路量测点的量测值与状态估计值的偏差；将偏差大于设定的阈值的量测点定义为量测大误差点，该量测点所对应的线路设为可疑线路；以线路两端量测数据和线路连接的母线所有设备量测的数据累加值是否平衡为判据，辨识可疑线路是否存在量测数据错误。对于其中量测数据正常的线路，根据量测值与状态估计值的偏差，采用变步长积分法逐步改变线路参数，利用获得改变参数后估计值；将其中量测值与估计值偏差最小的参数设为线路的估计参数。该方法提高了线路参数估计的准确性。

Description

一种考虑状态估计大误差点的电网线路参数在线辨识方法

技术领域

本发明属于电力***控制技术领域，特别涉及一种考虑状态估计大误差点的电网线路参数在线辨识方法。

背景技术

智能电网调度技术支持***“调控一体化”高级应用的上线运行，对电网运行基础数据质量提出了越来越高的要求。为进一步加强基础数据管理，提高基础数据质量，各电网公司已将状态估计合格率指标纳入各网省公司企业负责人同业对标考核。在实际运行中，电网量测数据众多，电网模型、参数和量测的正确性共同决定了状态估计的运行指标。如何从海量的电网数据中，有效辨识出参数不准确的设备，提高调度自动化基础数据质量和状态估计合格率，已成为制约调度技术支持***应用水平进一步提高的瓶颈问题。

发明内容

本发明的目的是为进一步提高电网调度技术支持***应用水平，提出一种考虑状态估计大误差点的电网线路参数在线辨识方法，该方法提高了线路参数估计的准确性。

本发明提出的考虑状态估计大误差点的电网线路参数在线辨识方法，其特征在于，该方法包括：利用状态估计计算出线路量测点的状态估计值，并获取线路量测点的量测值与状态估计值的偏差；将偏差大于设定的阈值的量测点定义为量测大误差点，该量测点所对应的线路设为可疑线路；以线路两端量测数据是否平衡和线路连接的母线所有设备量测的数据累加值是否平衡为判据，辨识可疑线路是否存在量测数据错误。对于其中量测数据正常的线路，根据量测值与状态估计值的偏差，采用变步长积分法逐步改变线路参数，利用状态估计计算获得改变参数后估计值；将其中量测值与估计值偏差最小的参数设为线路的估计参数。

本发明提出的考虑状态估计大误差点的电网线路参数在线辨识方法，其优点如下：

1、本发明提出的电网线路参数在线辨识方法中，辨识过程考虑状态估计计算结果中的大误差点，参数估计计算获得的电网参数有利于减少状态估计的大误差点，从而提高状态估计合格率。

2、本发明方法充分考虑了量测误差的影响，结合线路两端量测平衡、母线量测平衡等情况，判别是否存在量测错误；仅对量测正确的线路进行参数估计，避免了量测误差对估计辨识结果的影响。

3、本发明采用变步长积分法，通过参数变化步长修正，逐步改变线路参数，通过状态估计计算获得改变参数后的计算结果。参数估计结果使得量测值与估计值偏差最小，提高了线路参数估计的准确性。

附图说明

图1是本发明方法的流程框图。

具体实施方式

本发明提出的考虑状态估计大误差点的电网线路参数在线辨识方法结合附图及实施例详细说明如下：

本发明提出的考虑状态估计大误差点的电网线路参数在线辨识方法，其流程如图1所示，包括以下步骤：1)利用状态估计计算出线路量测点的状态估计值，并获取线路量测点的量测数据与状态估计值的偏差；将偏差大于设定的阈值的量测点定义为量测大误差点，该量测点所对应的线路设为可疑线路；具体实施步骤如下：

11)定义量测点的量测值与状态估计值的偏差Se_err如式(1)所示：

${\mathrm{Se}}_{\mathrm{err}}=\frac{|P_{\mathrm{meas}}-P_{\mathrm{se}}|}{V_{\mathrm{base}}}\×100\%---\left(1\right)$

式(1)中,P_meas表示某个线路的一个量测点的量测值；P_se表示该量测点的状态估计值；V_base表示基准值，V_base与线路所在的电压等级相关，如表(1)所示：

电压等级(千伏)	基准值
		1000	5196
750	2598
		500	1082
330	686
		220	305
110	114

12)根据量测数据类型设定的不同阈值判断量测点是否为大误差点：

当量测数据为有功量测数据时，设定的阈值为2％，当偏差Se_err>2％，则该量测点为大误差点；

当量测数据为无功量测数据时，设定的阈值为3％，当偏差Se_err>3％，则该量测点为大误差点；

将存在大误差点对应的全部线路设定为可疑线路集；

2)对每一个可疑线路，以线路两端量测数据是否平衡和所在母线量测数据是否平衡为判据，判断该线路量测数据是否有错；当可疑线路存在首末端量测不平衡或母线量测不平衡时，将该线路设备保存到量测数据不合格设备表，不进行参数估计，否则转步骤3)进行参数估计；

具体实施步骤如下：

21)判断线路首末端量测数据是否平衡：

计算线路首末端量测数据偏差： $M_{\mathrm{bias}}=\frac{|M_h+M_t|}{V_{\mathrm{base}}}\×100\%---\left(2\right)$

式(2)中，M_h为线路首端量测值，M_t为线路末端量测值。当量测数据为有功量测数据时，M_bias>2％，设为首末端量测值不平衡；当量测数据为无功量测数据时，M_bias>3％，设为首末端量测值不平衡；

22)判断线路所在母线量测数据是否平衡：

计算线路所在母线量测数据偏差： ${\mathrm{Bs}}_{\mathrm{bias}}=\frac{\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{M}_i\right|}{V_{\mathrm{base}}}\×100\%---\left(3\right)$

其中M_i表示与母线相联的设备量测值；

当量测数据为有功量测数据时，Bs_bias>2％，设为母线量测数据不平衡；当量测数据为无功量测数据时，Bs_bias>3％，设为母线量测数据不平衡；

23)将存在首末端量测数据不平衡或母线量测数据不平衡的可疑线路设备保存到量测数据不合格设备表，不进行参数估计；否则转步骤3)；

3)对不存在首末端量测不平衡和母线量测不平衡的可疑线路进行参数估计计算得到参数估计值,以完成在线辨识；具体实施步骤如下：

31)设定T_count为参数预估次数(通常为5-6)，初始值为1；

32)获取可疑线路首末端有功、无功估计数据和量测数据，获取该可疑线路大误差点初始数量E_t；

33)计算可疑线路的有功、无功量测数据的偏差，确定线路电阻、电抗调整系数：计算可疑线路有功量测数据偏差LnP_err：

${\mathrm{LnP}}_{\mathrm{err}}=\frac{|P_{\mathrm{hm}}-P_{\mathrm{hse}}|}{V_{\mathrm{base}}}\×100\%+\frac{|P_{\mathrm{tm}}-P_{\mathrm{tse}}|}{V_{\mathrm{base}}}\×100\%---\left(4\right)$

计算可疑线路无功量测数据偏差LnQ_err：

${\mathrm{LnQ}}_{\mathrm{err}}=\frac{|P_{\mathrm{hm}}-P_{\mathrm{hse}}|}{V_{\mathrm{base}}}\×100\%+\frac{|Q_{\mathrm{tm}}-Q_{\mathrm{tse}}|}{V_{\mathrm{base}}}\×100\%---\left(5\right)$

式(4)中，P_hm为线路首端有功量测值，P_hse为线路首端有功估计值，P_tm为线路末端有功量测值，P_tse为线路末端有功估计值；

式(5)中，Q_hm为线路首端无功量测值，Q_hse为线路首端无功估计值，Q_tm为线路末端无功量测值，Q_tse为线路末端无功估计值；

当可疑线路存在的量测大误差点为有功大误差点时，计算线路电抗调整系数P_dire：

当P_hm>P_hse时，设定P_dire＝-1；

当P_hm<P_hse时，设定P_dire＝1；

当可疑线路存在的量测大误差点为无功大误差点时，计算线路电阻调整系数Q_dire：

当Q_hm>Q_hse时，设定Q_dire＝-1；

当Q_hm<Q_hse时，设定Q_dire＝1；

34)可疑线路存在的量测大误差点为有功大误差点时，采用变步长积分法，通过参数变化步长修正调整系数逐步改变线路电抗参数，通过状态估计计算获得改变参数后的参数估计评价指标选择最优的参数估计值，实现线路电抗参数的在线辨识。具体步骤如下：

34-1)设定参数调整初始步长T_step(通过参数设置，默认为0.05)，设定线路预估电抗X^*＝X，X为线路电抗初始值；

34-2)计算可疑线路电抗调整量：ΔX＝X×(T_step×P_dire)    (6)

34-3)设定线路预估电抗X^*＝X^*+ΔX，用X^*替代该线路电抗参数，进行状态估计计算；修正T_count＝T_count+1；

34-4)利用步骤33)再次计算可疑线路电阻、电抗调整系数；当P_dire与上次不一致时，T_step＝T_step×0.5；若P_dire与上次一致时，T_step保持不变；

34-5)获取预估X^*替代后的状态估计量测大误差点数量E^* _t，计算预估参数后的参数估计评价指标SeV_err＝E^* _t+LnP_err+LnQ_err；将预估电抗X^*及参数估计评价指标SeV_err和E^* _t保存到线路参数估计评估表；

34-6)重复34-2)到34-5)步骤的计算；直到T_count达到预设值；

34-7)选取线路参数估计评估表中满足E^* _t<E_t且SeV_err最小的预估电抗X^*作为线路参数电抗估计值，实现线路电抗参数的在线辨识；若不满足，则设为不可估计；

35)可疑线路存在无功大误差点且有功量测合格时，采用变步长积分法，通过调整系数变化步长修正逐步改变线路电阻参数，通过状态估计计算获得改变参数后的参数估计评价指标选择最优的参数估计值，实现线路电阻参数的在线辨识；具体步骤如下：

35-1)设定参数调整初始步长T_step(通过参数设置，默认为0.05)，设定预估线路电阻R^*＝R，R为线路电阻初始值；

35-2)计算可疑线路电阻调整量：ΔR＝R×(T_step×P_dire)    (7)

35-3)设定预估线路电阻R^*＝R^*+ΔR，用R^*替代线路电阻参数，进行状态估计计算；修正T_count＝T_count+1；

35-4)利用步骤33)计算线路电阻、电抗调整系数。当Q_dire与上次不一致时，T_step＝T_step×0.5；当Q_dire与上次一致时，T_step保持不变；

35-5)获取预估R^*代入后的状态估计量测大误差点数量E^* _t，计算预估参数后的评价指标SeV_err＝E^* _t+LnP_err+LnQ_err；将预估电阻R^*及评价指标SeV_err保存到线路参数估计评估表；

35-6)重复35-2)到35-5)步骤的计算。直到T_count达到预设值，通常为5-6；

35-7)选取线路参数估计评估表中满足E^* _t<E_t且SeV_err最小的预估电阻R^*作为参数估计电阻R^*，实现线路电阻参数的在线辨识；若不满足，则设为不可估计。

Claims (7)

1.一种考虑状态估计大误差点的电网线路参数在线辨识方法，其特征在于，该方法包括：利用状态估计计算出线路量测点的状态估计值，并获取线路量测点的量测值与状态估计值的偏差；将偏差大于设定的阈值的量测点定义为量测大误差点，该量测点所对应的线路设为可疑线路；以线路两端量测数据是否平衡和线路连接的母线所有设备量测的数据累加值是否平衡为判据，辨识可疑线路是否存在量测数据错误。对于其中量测数据正常的线路，根据量测值与状态估计值的偏差，采用变步长积分法逐步改变线路参数，利用状态估计计算获得改变参数后估计值；将其中量测值与估计值偏差最小的参数设为线路的估计参数。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

1)利用状态估计计算出线路量测点的状态估计值，并获取线路量测点的量测数据与状态估计值的偏差；将偏差大于设定的阈值的量测点定义为量测大误差点，该量测点所对应的线路设为可疑线路；

2)对每一个可疑线路，以线路两端量测数据是否平衡和所在母线量测数据是否平衡为判据，判断该线路量测数据是否有错；当可疑线路存在首末端量测不平衡或母线量测不平衡时，将该线路设备保存到量测数据不合格设备表，不进行参数估计，否则转步骤3)进行参数估计；

3)对不存在首末端量测不平衡和母线量测不平衡的可疑线路进行参数估计计算得到参数估计值,以完成在线辨识。

3.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括以下步骤：

11)定义量测点的量测值与状态估计值的偏差Se_err如式(1)所示：

${\mathrm{Se}}_{\mathrm{err}}=\frac{|P_{\mathrm{meas}}-P_{\mathrm{se}}|}{V_{\mathrm{base}}}\&times;100\%---\left(1\right)$

式(1)中,P_meas表示某个线路的一个量测点的量测值；P_se表示该量测点的状态估计值；V_base表示基准值，V_base与线路所在的电压等级相关；

12)根据量测数据类型设定的不同阈值判断量测点是否为大误差点：

当量测数据为有功量测数据时，设定的阈值为2％，当偏差Se_err>2％，则该量测点为大误差点；

当量测数据为无功量测数据时，设定的阈值为3％，当偏差Se_err>3％，则该量测点为大误差点；将存在大误差点对应的全部线路设定为可疑线路集。

4.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括以下步骤：

21)判断线路首末端量测数据是否平衡：

计算线路首末端量测数据偏差： $M_{\mathrm{bias}}=\frac{|M_h+M_t|}{V_{\mathrm{base}}}\&times;100\%---\left(2\right)$

式(2)中，M_h为线路首端量测值，M_t为线路末端量测值；当量测数据为有功量测数据时，M_bias>2％，设为首末端量测值不平衡；当量测数据为无功量测数据时，M_bias>3％，设为首末端量测值不平衡；

22)判断线路所在母线量测数据是否平衡：

计算线路所在母线量测数据偏差： ${\mathrm{Bs}}_{\mathrm{bias}}=\frac{\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{M}_i\right|}{V_{\mathrm{base}}}\&times;100\%---\left(3\right),$

其中M_i表示与母线相联的设备量测值；

当量测数据为有功量测数据时，Bs_bias>2％，设为母线量测数据不平衡；当量测数据为无功量测数据时，Bs_bias>3％，设为母线量测数据不平衡；

23)将存在首末端量测数据不平衡或母线量测数据不平衡的可疑线路设备保存到量测数据不合格设备表，不进行参数估计。

5.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述步骤3)具体包括以下步骤：

31)设定T_count为参数预估次数，初始值为1；

32)获取可疑线路首末端有功、无功估计数据和量测数据，获取该可疑线路大误差点初始数量E_t；

33)计算可疑线路的有功、无功量测数据的偏差，确定线路电阻、电抗调整系数：计算可疑线路有功量测数据偏差LnP_err：

${\mathrm{LnP}}_{\mathrm{err}}=\frac{|P_{\mathrm{hm}}-P_{\mathrm{hse}}|}{V_{\mathrm{base}}}\&times;100\%+\frac{|P_{\mathrm{tm}}-P_{\mathrm{tse}}|}{V_{\mathrm{base}}}\&times;100\%---\left(4\right)$

计算可疑线路无功量测数据偏差LnQ_err：

${\mathrm{LnQ}}_{\mathrm{err}}=\frac{|P_{\mathrm{hm}}-P_{\mathrm{hse}}|}{V_{\mathrm{base}}}\&times;100\%+\frac{|Q_{\mathrm{tm}}-Q_{\mathrm{tse}}|}{V_{\mathrm{base}}}\&times;100\%---\left(5\right)$

式(4)中，P_hm为线路首端有功量测值，P_hse为线路首端有功估计值，P_tm为线路末端有功量测值，P_tse为线路末端有功估计值；

式(5)中，Q_hm为线路首端无功量测值，Q_hse为线路首端无功估计值，Q_tm为线路末端无功量测值，Q_tse为线路末端无功估计值；

当可疑线路存在的量测大误差点为有功大误差点时，计算线路电抗调整系数P_dire：

当P_hm>P_hse时，设定P_dire＝-1；

当P_hm<P_hse时，设定P_dire＝1；

当可疑线路存在的量测大误差点为无功大误差点时，计算线路电阻调整系数Q_dire：

当Q_hm>Q_hse时，设定Q_dire＝-1；

当Q_hm<Q_hse时，设定Q_dire＝1；

34)可疑线路存在的量测大误差点为有功大误差点时，采用变步长积分法，通过参数变化步长修正调整系数逐步改变线路电抗参数，通过状态估计计算获得改变参数后的参数估计评价指标选择最优的参数估计值，实现线路电抗参数的在线辨识；

35)可疑线路存在无功大误差点且有功量测合格时，采用变步长积分法，通过调整系数变化步长修正逐步改变线路电阻参数，通过状态估计计算获得改变参数后的参数估计评价指标选择最优的参数估计值，实现线路电阻参数的在线辨识。

6.如权利要求5所述方法，其特征在于，所述步骤34)具体包括以下步骤：

34-1)设定参数调整初始步长T_step，设定线路预估电抗X^*＝X，X为线路电抗初始值；

34-2)计算可疑线路电抗调整量：ΔX＝X×(T_step×P_dire)    (6)

34-3)设定线路预估电抗X^*＝X^*+ΔX，用X^*替代该线路电抗参数，进行状态估计计算；修正T_count＝T_count+1；

34-4)利用步骤33)再次计算可疑线路电阻、电抗调整系数；当P_dire与上次不一致时，T_step＝T_step×0.5；若P_dire与上次一致时，T_step保持不变；

34-5)获取预估X^*替代后的状态估计量测大误差点数量E^* _t，计算预估参数后的参数

估计评价指标SeV_err＝E^* _t+LnP_err+LnQ_err；将预估电抗X^*及参数估计评价指标SeV_err和E^* _t保存到线路参数估计评估表；

34-6)重复34-2)到34-5)步骤的计算；直到T_count达到预设值；

34-7)选取线路参数估计评估表中满足E^* _t<E_t且SeV_err最小的预估电抗X^*作为线路参数电抗估计值，实现线路电抗参数的在线辨识；若不满足，则设为不可估计。

7.如权利要求5所述方法，其特征在于，所述步骤35)具体步骤如下：

35-1)设定参数调整初始步长T_step，设定预估线路电阻R^*＝R，R为线路电阻初始值；

35-2)计算可疑线路电阻调整量：ΔR＝R×(T_step×P_dire)    (7)

35-3)设定预估线路电阻R^*＝R^*+ΔR，用R^*替代线路电阻参数，进行状态估计计算；修正T_count＝T_count+1；

35-4)利用步骤33)计算线路电阻、电抗调整系数。当Q_dire与上次不一致时，T_step＝T_step×0.5；当Q_dire与上次一致时，T_step保持不变；

35-5)获取预估R^*代入后的状态估计量测大误差点数量E^* _t，计算预估参数后的评价指标SeV_err＝E^* _t+LnP_err+LnQ_err；将预估电阻R^*及评价指标SeV_err保存到线路参数估计评估表；

35-6)重复35-2)到35-5)步骤的计算。直到T_count达到预设值；

35-7)选取线路参数估计评估表中满足E^* _t<E_t且SeV_err最小的预估电阻R^*作为参数估计电阻R^*，实现线路电阻参数的在线辨识；若不满足，则设为不可估计。