CN203433046U - 基于稳态遥测技术的电力线路参数辨识装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于稳态遥测技术的电力线路参数辨识装置，包括电力线路N1端参数辨识单元、电力线路N2端参数辨识单元和主站***；所述电力线路N1端参数辨识单元包括第一线路采集单元、第一RTU，所述电力线路N1端参数辨识单元还包括第一CPU模块、第一存储模块、第一GPS时钟模块、第一RS485接口和第二RS485接口；所述电力线路N2端参数辨识单元与电力线路N1端参数辨识单元的结构相同。本实用新型的有益效果在于在不改变现有电力***EMS运行***模型的情况下，能够准确辨识出线路运行的参数；而且投入小，安装方便，实用性强；同时在线运行也可以会提高电力***EMS***的应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于稳态遥测技术的电力线路参数辨识装置，属于电力***线路参数辨识技术领域。
背景技术
电力线路的参数是电网的基础数据，电力***中众多的分析程序，依赖于参数的准确性，不仅是电力***状态估计的精度，尤其是故障分析、安全分析、电压及无功优化，对电网设备的参数精度依赖性更高。因此，准确的电网设备参数，对于保证电力***的安全稳定运行具有非常重要的意义。
在实际应用中，大多数线路和设备参数都是设计值及设备投运前的实际测量值，在实际应用中发现，其与真实的参数值相差很大，有的误差超过200%或更高。究其原因，实际测量中，测量精度不够，工频干扰对实测结果影响很大，而且随着时间的推移，线路及设备的老化，带来参数的改变，为此必须找到更好的方法来获得线路及设备的真实参数。
利用遥测数据对线路参数进行辨识是其中一种比较好的方法，其中主要有两种方法：一是基于单一时段量测多个设备数据的参数辨识与估计法；二是基于多个时段量测单个设备数据的参数辨识与估计法。前者主要有增广状态估计法或参差灵敏度法，后者主要有“基于WAMS/SCADA混合量测的电网参数辨识与估计”（《电力***自动化》）、“基于PMU实测数据的输电线路参数在线估计方法”（《电力***自动化》）、“基于PMU量测数据的电力线路参数的辨识与估计方法”（中国专利申请201110024996.6）。上述方法各有优缺点，但由于对遥测数据及其坏数据产生的机理不了解，所以计算结果呈现不稳定性，甚至误差较大。
现有技术使RTU通过485总线和线路采集单元相连，实时读取线路采集单元的采集数据，其中线路采集单元（见图3）包括电压传感器、电流传感器、多路开关、采样保持电路、A/D转换电路、CPU单元和RS485接口；电压传感器与电流传感器分别经多路开关、采样保持电路、A/D转换电路接CPU单元的数据输入端；所述CPU单元的数据输出端经RS485接口接RS485接口；电压传感器、电流传感器、多路开关、A/D转换电路的控制端分别接所述CPU单元的相应端口。目前国网运行的RTU***，均采用综合自动化101规约、远动数据传送103规约等，规约里没有时标，而是根据***设定，定时将装置采集的当前数据发送到主站***，主站***将采集的数据进行断面对齐，并打上时标。由于通讯、装置时钟不同步等多种问题的存在，造成数据不稳定，并且主站***很难将同一时刻的数据进行对齐。
线路参数辨识模型是个稳态模型，其要求数据首先为稳态数据，再就是数据要同一时间断面。前面提到的参数辨识方法，由于对测数据及其坏数据产生的机理不了解，虽然也是用了各种技术来提高数据的精度，但都不是很理想。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种不影响电力***EMS***运行、并能够准确辨识出线路运行参数的基于稳态遥测技术的电力线路参数辨识装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案：一种基于稳态遥测技术的电力线路参数辨识装置，包括电力线路N1端参数辨识单元、电力线路N2端参数辨识单元和主站***；所述电力线路N1端参数辨识单元包括第一线路采集单元、第一RTU，所述电力线路N1端参数辨识单元还包括第一CPU模块、第一存储模块、第一GPS时钟模块、第一RS485接口和第二RS485接口；
所述第一线路采集单元的输入端接电力线路的N1端；所述第一线路采集单元的输出端经第一RS485接口接第一CPU模块；所述第一GPS时钟模块的输出端接第一CPU模块的相应输入端；所述第一存储模块与第一CPU模块双向连接；所述第一CPU模块的输出端经第二RS 485接口与第一RTU双向连接；所述第一RTU通过光纤与主站***双向连接；
所述电力线路N2端参数辨识单元与电力线路N1端参数辨识单元的结构相同，其包括第二线路采集单元、第二RTU、第二CPU模块、第二存储模块、第二GPS时钟模块、第三RS485接口和第四RS485接口；所述第二线路采集单元的输入端接电力线路的N2端。
第一所述CPU模块与第二CPU模块的型号均为SCYC001；所述第一存储模块与第二存储模块的型号均为SCYCM；所述第一GPS时钟模块与第二GPS时钟模块型号均为SCYCTIME；所述第一RS485端口、第二RS485端口、第三RS485端口、第四RS485端口和第五RS485端口的型号均为SCYC485。
本实用新型的有益效果在于:
（1）在不改变现有电力***EMS运行***模型的情况下，提高数据的可用性，不影响电力***EMS***的运行，并能够准确辨识出线路运行的参数；
（2）投入小，安装方便，实用性强；
（3）在线运行也可以会提高电力***EMS***的应用。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图；
图2为电力线路的等效电路；
图3为第一线路采集单元的原理框图。
具体实施方式
由图1-2所示的实施例可知，本实施例包括电力线路N1端参数辨识单元、电力线路N2端参数辨识单元和主站***；所述电力线路N1端参数辨识单元包括第一线路采集单元、第一RTU，所述电力线路N1端参数辨识单元还包括第一CPU模块、第一存储模块、第一GPS时钟模块、第一RS485接口和第二RS485接口；
所述第一线路采集单元的输入端接电力线路的N1端；所述第一线路采集单元的输出端经第一RS485接口接第一CPU模块；所述第一GPS时钟模块的输出端接第一CPU模块的相应输入端；所述第一存储模块与第一CPU模块双向连接；所述第一CPU模块的输出端经第二RS 485接口与第一RTU双向连接；所述第一RTU通过光纤与主站***双向连接；
所述电力线路N2端参数辨识单元与电力线路N1端参数辨识单元的结构相同，其包括第二线路采集单元、第二RTU、第二CPU模块、第二存储模块、第二GPS时钟模块、第三RS485接口和第四RS485接口；所述第二线路采集单元的输入端接电力线路的N2端。
第一所述CPU模块与第二CPU模块的型号均为SCYC001；所述第一存储模块与第二存储模块的型号均为SCYCM；所述第一GPS时钟模块与第二GPS时钟模块型号均为SCYCTIME；所述第一RS485端口、第二RS485端口、第三RS485端口、第四RS485端口和第五RS485端口的型号均为SCYC485。
所述第一线路采集单元包括第一电压传感器、第一电流传感器、第一多路开关、第一采样保持电路、第一A/D转换电路、第三CPU单元和第五RS485接口；所述第一电压传感器与第一电流传感器分别经第一多路开关、第一采样保持电路、第一A/D转换电路接第三CPU单元的数据输入端；所述第三CPU单元的数据输出端经第五RS485接口接第一RS485接口；所述第一电压传感器、第一电流传感器、第一多路开关、第一A/D转换电路的控制端分别接所述第三CPU单元的相应端口；所述第一线路采集单元与第二线路采集单元的结构相同。
本实施例的工作过程如下：
1、电力线路前端参数辨识单元的工作过程。
所述第一数据采集单元的第一电压传感器采集电力线路的N1端的电压信号U1k ，第一数据采集单元的第一电流传感器采集电力线路的N1端的电流信号I1k ；所述电压信号与电流信号分别经第一数据采集单元的第一多路开关、第一采样保持电路和第一A/D转换电路，由模拟信号转换为数字信号；所述数字信号经第一数据采集单元的第三CPU单元进行运算处理，形成电压信号U1k 、电流信号I1k 、有功功率P1k 和无功功率Q1k 的数字信号量，再通过所述第一数据采集单元的第五RS485端口及所述本装置的第一RS485端口输入所述第一CPU模块；所述第一CPU模块将采集的实时数据存储到第一存储模块，该实时数据是具有一定时间段的历史断面数据A，比如5秒钟数据；所述第一GPS时钟模块定时触发中断，其一般定在整秒进行触发，比如每1秒触发一次，或每5秒一次，这里的整秒数是指时钟的毫秒数为0的时刻，以便对不同地点的数据进行时钟同步；所述第一CPU模块进入中断，读取历史断面数据A的数据，并调用所述第一CPU模块中的稳态数据处理程序，将计算结果保存为历史断面数据B，历史断面数据B带有时标信息；所述第一RTU通过第二RS485端口读取第一存储模块中的实时数据，这里的实时数据为读取的断面数据B的数据，即稳态数据；所述第一CPU模块接收到第一RTU的读取数据命令后，分析当前时钟并将时钟整定在5秒的整数倍上（这里的5秒是个概数，也可以是1秒、10秒……），并读取存储模块中断面数据B的数据，时间为整定好的时间再减5秒（这里的5秒是个概数，也可以是1秒、10秒……），即读取前一个时间断面的数据。
所述第一CPU模块将读取的断面数据B的数据按格式（一般按数据采集单元的规约格式发送，也可以调整，规约一般是Modbus、PML Mesters (DNP 3) 等）通过第二RS485端口发送到第一RTU；所述第一RTU将数据实时发送到主站***，这样就保证了主站***收到的数据为同一时间断面的数据，减小了时钟误差。
2、电力线路末端参数辨识单元工作过程。
同理，所述第二数据采集单元的第二电压传感器采集电力线路的N2端的电压信号U2k ，第二数据采集单元的第二电流传感器采集电力线路的N2端的电流信号I2k ，所述电压信号U2k 和电流信号I2k 的传输过程与上述原理相同。
所述主站***对电压信号U1k 、电流信号I1k 、有功功率P1k 、无功功率Q1k 、电压信号U2k 、电流信号I2k 、有功功率P2k 、无功功率Q2k 的处理过程如下：
第一步 输入量测结果。
所述主站***接收RTU1和RTU2的发送的实时数据，得到线路两端同一时刻下的量测结果P1k ， Q1k ， U1k ， I1k ， P2k ， Q2k ，， U2k ， I2k , 其中k是随着时间递增的，表明量测结果对应某个确定时刻。
第二步 进行稳态判断及量提取工作。
无论P1k 、 Q1k 或P2k 、 Q2k 、 Ik （I1k
=I2k= Ik ）统称为连续物理量xk ，对其中任何一个连续物理量，如果当地***处于稳态，测量受到随机干扰，由概率统计可知，xk
x，x属于平稳随机过程，
服从t分布(t分布概率论与数理统计[M]（盛骤，谢式千，潘承毅，著；高等教育出版社出版)，其中，
这里，k为该稳态过程中的第k次测量，xk为第k次测量值，
为前k次测量值的均值，ŝk为前k次测量值的标准方差，t为学生分布，α为风险水平。若F＝1则为稳态，否则，F=0为暂态。记录稳态值，形成或修订稳态记录。
第三步 从稳态记录中选取稳态交集记录。
多个连续物理量，都在同一时间区间[Tm ,Tn]（n>m,m和n代表时间点，例如2012-8-1 01:02:05）处于稳态，则将其定义为这些物理量在区间[Tm
,Tn]存在稳态交集。
根据后续计算公式的需要，选取相关连续物理量的稳态量交集，其中时间区间[Tm
,Tn]，跨度最大的记录，是最优选择。
第四步 反算线路参数。
利用得到的稳态交集记录P1kw ， P2kw ， Q1kw ， Q2kw ， Ikw ，反算线路参数，
第五步 检验参数。
利用辨识的 r和x，算出相应的平均线损率，若理论线损率与统计线损率误差在0.1%之内，则参数正确。相应公式：
平均理论线损率＝
平均统计线损率＝
Claims (2)
1.一种基于稳态遥测技术的电力线路参数辨识装置，包括电力线路N1端参数辨识单元、电力线路N2端参数辨识单元和主站***；所述电力线路N1端参数辨识单元包括第一线路采集单元、第一RTU，其特征在于：所述电力线路N1端参数辨识单元还包括第一CPU模块、第一存储模块、第一GPS时钟模块、第一RS485接口和第二RS485接口；
所述第一线路采集单元的输入端接电力线路的N1端；所述第一线路采集单元的输出端经第一RS485接口接第一CPU模块；所述第一GPS时钟模块的输出端接第一CPU模块的相应输入端；所述第一存储模块与第一CPU模块双向连接；所述第一CPU模块的输出端经第二RS 485接口与第一RTU双向连接；所述第一RTU通过光纤与主站***双向连接；
所述电力线路N2端参数辨识单元与电力线路N1端参数辨识单元的结构相同，其包括第二线路采集单元、第二RTU、第二CPU模块、第二存储模块、第二GPS时钟模块、第三RS485接口和第四RS485接口；所述第二线路采集单元的输入端接电力线路的N2端。
2.根据权利要求1所述的基于稳态遥测技术的电力线路参数辨识装置，其特征在于：第一所述CPU模块与第二CPU模块的型号均为SCYC001；所述第一存储模块与第二存储模块的型号均为SCYCM；所述第一GPS时钟模块与第二GPS时钟模块型号均为SCYCTIME；所述第一至第四RS485端口的型号均为SCYC485。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN104316841A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-01-28 | 国家电网公司 | 一种利用故障录波数据辨识线路全参数的方法 |
| CN107091958A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-08-25 | 国网天津市电力公司 | 一种输电线路参数在线辨识***及其辨识方法 |
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