本發(fā)明屬于電網(wǎng)基礎(chǔ)參數(shù)檢測(cè)辨識(shí)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于PMU的電網(wǎng)支路靜態(tài)參數(shù)檢測(cè)辨識(shí)方法。
背景技術(shù)：
：電網(wǎng)支路參數(shù)的準(zhǔn)確度直接決定著電力調(diào)度控制中心EMS分析與應(yīng)用軟件的實(shí)用化水平，也嚴(yán)重影響電力調(diào)度控制的準(zhǔn)確性、可靠性和精益性。導(dǎo)致電網(wǎng)支路參數(shù)不準(zhǔn)確的主要原因是電網(wǎng)的規(guī)模大、擴(kuò)建速度快，電網(wǎng)公司所掌握的參數(shù)很多是設(shè)計(jì)參數(shù)或估算參數(shù)，再加上線(xiàn)路改建、運(yùn)行環(huán)境變化等因素，使得電網(wǎng)支路參數(shù)的精確度降低，影響后續(xù)軟件的分析決策，甚至危及電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。傳統(tǒng)的電網(wǎng)支路靜態(tài)參數(shù)辨識(shí)是將少數(shù)可疑參數(shù)作為狀態(tài)量加入到狀態(tài)估計(jì)的狀態(tài)變量中進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，但這類(lèi)方法的缺點(diǎn)是在參數(shù)估計(jì)之前難以精確定位出系統(tǒng)中的錯(cuò)誤參數(shù)。近年來(lái)，隨著人們對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的日益重視，一些新的參數(shù)辨識(shí)方法不斷涌現(xiàn)，有學(xué)者根據(jù)支路潮流補(bǔ)償分量與量測(cè)殘差之間的靈敏度關(guān)系，給出了一種支路參數(shù)辨識(shí)方法，但是該方法應(yīng)用時(shí)必須根據(jù)特定系統(tǒng)設(shè)置較多的門(mén)檻值。有學(xué)者提出拉格朗日辨識(shí)法，該方法對(duì)僅有單個(gè)錯(cuò)誤參數(shù)的辨識(shí)效果很好，但難以有效處理多不良相關(guān)量測(cè)和參數(shù)錯(cuò)誤。有研究將電網(wǎng)分成多個(gè)環(huán)網(wǎng)，分別進(jìn)行檢錯(cuò)，可以盡可能的避免錯(cuò)誤之間的相互影響。研究者給出了僅依靠PMU量測(cè)，在兩端電壓相量和電流相量已知的情況下，輸電線(xiàn)路參數(shù)的計(jì)算方法，并對(duì)大量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，但冗余度相對(duì)較低，辨識(shí)效果并不理想。有學(xué)者將PMU量測(cè)與SCADA量測(cè)結(jié)合引入?yún)?shù)估計(jì)算法中，雖然混合量測(cè)的冗余度很高，但量測(cè)數(shù)據(jù)采樣的同時(shí)性很難滿(mǎn)足，在實(shí)際應(yīng)用中不易實(shí)現(xiàn)。對(duì)于單獨(dú)利用PMU量測(cè)進(jìn)行電網(wǎng)支路靜態(tài)參數(shù)檢測(cè)辨識(shí)方法并不多，而且效果不太理想，其中主要原因是量測(cè)冗余度偏低，導(dǎo)致參數(shù)計(jì)算不夠準(zhǔn)確。目前常用的方法是基于線(xiàn)路π型等值模型，以線(xiàn)路兩端的電壓和電流相量量測(cè)為基礎(chǔ)，利用最小二乘法計(jì)算，通過(guò)比對(duì)實(shí)現(xiàn)支路參數(shù)的檢測(cè)辨識(shí)，線(xiàn)路模型用π形等值電路表示。但這種方法僅是利用支路兩端的電壓相量和支路電流相量，冗余度相對(duì)較低，計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度和精度都不太高。除此之外，如果對(duì)變壓器參數(shù)采用此方法計(jì)算，通過(guò)相同的方法獲得量測(cè)方程，但量測(cè)方程的冗余度為1，計(jì)算結(jié)果較差。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于PMU的電網(wǎng)支路靜態(tài)參數(shù)檢測(cè)辨識(shí)方法，其特征在于，該方法步驟為步驟1、可疑參數(shù)檢測(cè)辨識(shí)101、建立量測(cè)方程利用PMU量測(cè)數(shù)據(jù)列寫(xiě)各條支路的電壓電流關(guān)系式和節(jié)點(diǎn)的KCL關(guān)系式，并將其分解為實(shí)部和虛部的形式，采用更換狀態(tài)空間的辦法，選取若干個(gè)支路參數(shù)作為狀態(tài)變量，得到直角坐標(biāo)系下量測(cè)方程；102、針對(duì)建立的量測(cè)方程，通過(guò)加權(quán)最小二乘法進(jìn)行線(xiàn)性靜態(tài)狀態(tài)估計(jì)，得到各條支路參數(shù)的計(jì)算值；103、采用步驟102中的方法對(duì)多組量測(cè)斷面數(shù)據(jù)即PMU采集的節(jié)點(diǎn)電壓相量量測(cè)和支路電流相量量測(cè)進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)比較計(jì)算獲得的點(diǎn)估計(jì)值與系統(tǒng)存儲(chǔ)的參數(shù)值的相對(duì)差值和絕對(duì)差值確定初次檢測(cè)中認(rèn)為可能存在錯(cuò)誤的支路參數(shù)即可疑參數(shù)，形成可疑支路集；步驟2、對(duì)可疑支路集中的每個(gè)元素形成計(jì)算區(qū)域；步驟3、進(jìn)行二次辨識(shí)301、在二次辨識(shí)中對(duì)計(jì)算區(qū)域中的節(jié)點(diǎn)電壓相量量測(cè)和支路電流相量量測(cè)進(jìn)行不良數(shù)據(jù)檢測(cè)，采用常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)化殘差檢測(cè)，將標(biāo)準(zhǔn)化殘差大于設(shè)定值的量測(cè)認(rèn)定為不良數(shù)據(jù)，并將此量測(cè)斷面剔除；302、調(diào)整量測(cè)量的權(quán)重利用步驟202中各量測(cè)斷面計(jì)算得到的標(biāo)準(zhǔn)化殘差調(diào)整相應(yīng)量測(cè)量的權(quán)重；303、確定錯(cuò)誤參數(shù)選取設(shè)定時(shí)間窗內(nèi)的量測(cè)斷面，經(jīng)過(guò)步驟201、202處理后，再采用與步驟1中的101、102相同的方法，即建立量測(cè)方程、進(jìn)行線(xiàn)性靜態(tài)狀態(tài)估計(jì)，對(duì)每個(gè)計(jì)算區(qū)域中的可疑參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，最終確定錯(cuò)誤參數(shù)。所述步驟101中支路參數(shù)具體為支路包括線(xiàn)路和變壓器，其中線(xiàn)路參數(shù)包括支路電導(dǎo)g、電納b和對(duì)地電納b03個(gè)參數(shù)，變壓器參數(shù)包括支路電導(dǎo)g、電納b和兩個(gè)非對(duì)稱(chēng)對(duì)地電納bi0、bj04個(gè)參數(shù)。所述形成計(jì)算區(qū)域的方式有兩種：(1)從物理聯(lián)系方面考慮，采用深度優(yōu)先或廣度優(yōu)先的方法對(duì)相連支路搜索，形成相關(guān)的計(jì)算區(qū)域，即拓?fù)浞謪^(qū)法；(2)從電氣聯(lián)系方面考慮，由于分布因子能夠反映支路之間電氣聯(lián)系的強(qiáng)弱，通過(guò)計(jì)算可疑支路的支路開(kāi)斷分布因子，將分布因子大于閾值的支路用于形成計(jì)算區(qū)域，即分布因子分區(qū)法。有益效果本發(fā)明方法將節(jié)點(diǎn)KCL方程加入到量測(cè)方程中，將支路參數(shù)計(jì)算所用量測(cè)由支路的量測(cè)擴(kuò)展為支路所在區(qū)域的量測(cè)，不僅提高了量測(cè)方程的冗余度，還將相鄰支路參數(shù)值的計(jì)算聯(lián)系起來(lái)，大大提高了計(jì)算的準(zhǔn)確度和精度，對(duì)支路參數(shù)檢測(cè)辨識(shí)效果有很大提升。本發(fā)明方法僅在二次辨識(shí)中對(duì)計(jì)算區(qū)域中的相關(guān)量測(cè)進(jìn)行不良數(shù)據(jù)檢測(cè)，由于PMU量測(cè)精度很高，量測(cè)出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率很小，在初次檢測(cè)辨識(shí)中對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行不良數(shù)據(jù)檢測(cè)意義不大，而在二次辨識(shí)中再對(duì)可疑支路附近的相關(guān)量測(cè)進(jìn)行不良數(shù)據(jù)檢測(cè)則更有效且實(shí)用。本發(fā)明方法對(duì)電網(wǎng)支路靜態(tài)參數(shù)檢測(cè)辨識(shí)分兩部分進(jìn)行，即初次辨識(shí)和二次辨識(shí)。通過(guò)初次辨識(shí)粗略的確定可疑支路及參數(shù)，通過(guò)劃分相應(yīng)的計(jì)算區(qū)域，經(jīng)過(guò)不良數(shù)據(jù)檢測(cè)和量測(cè)量權(quán)重調(diào)整，再對(duì)可疑支路參數(shù)進(jìn)行二次辨識(shí)，確定錯(cuò)誤參數(shù)。由于計(jì)算區(qū)域相對(duì)較小且方程是線(xiàn)性的，計(jì)算效率會(huì)有很大提升，同時(shí)計(jì)算準(zhǔn)確度也得到提高。附圖說(shuō)明圖1是電網(wǎng)支路靜態(tài)參數(shù)檢測(cè)辨識(shí)算法流程圖；圖2是NewEngland10機(jī)39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)圖；圖3是拓?fù)浞ㄐ纬捎?jì)算區(qū)域；圖4是分布因子法形成計(jì)算區(qū)域；圖5是增加冗余度前后支路參數(shù)X計(jì)算結(jié)果；圖6是增加冗余度前后變壓器參數(shù)X計(jì)算結(jié)果；圖7是分布因子法二次辨識(shí)效果圖；圖8是拓?fù)浞ǘ伪孀R(shí)效果圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合圖表對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的說(shuō)明，本發(fā)明提出了一種基于PMU的電網(wǎng)支路靜態(tài)參數(shù)檢測(cè)辨識(shí)方法。本發(fā)明所用的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾部分：狀態(tài)空間轉(zhuǎn)換：傳統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)一般是選擇節(jié)點(diǎn)電壓幅值相角(或?qū)嵅刻摬?作為狀態(tài)量，但不適合用于支路參數(shù)檢測(cè)和辨識(shí)，因此，這里采用更換狀態(tài)空間的方法，以支路參數(shù)代替電壓作為狀態(tài)變量。電網(wǎng)支路靜態(tài)參數(shù)主要包括線(xiàn)路的阻抗和對(duì)地電納以及變壓器的變比和阻抗。為了便于分析，在計(jì)算時(shí)采用導(dǎo)納參數(shù)，計(jì)算完成后再轉(zhuǎn)化為常用的線(xiàn)路阻抗和對(duì)地電納以及變壓器的變比和阻抗等參數(shù)。二次辨識(shí)：由于系統(tǒng)量測(cè)難免會(huì)有誤差，為了提高參數(shù)檢測(cè)辨識(shí)的準(zhǔn)確度，減小后續(xù)參數(shù)估計(jì)的壓力，本發(fā)明提出二次辨識(shí)的方法。二次辨識(shí)具有以下優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)分區(qū)可以隔離其它不良數(shù)據(jù)，避免其對(duì)參數(shù)計(jì)算的影響；雖然分區(qū)后參數(shù)計(jì)算所用量測(cè)減少，但在局部區(qū)域中可疑支路參數(shù)計(jì)算的冗余度并沒(méi)有降低；由于計(jì)算區(qū)域相對(duì)較小且方程是線(xiàn)性的，計(jì)算效率會(huì)有很大提升，同時(shí)計(jì)算準(zhǔn)確度也得到提高。不良數(shù)據(jù)檢測(cè)：由于錯(cuò)誤的量測(cè)會(huì)嚴(yán)重影響參數(shù)檢測(cè)辨識(shí)，因此必須將包含錯(cuò)誤量測(cè)的斷面剔除。本文采用標(biāo)準(zhǔn)化殘差檢測(cè)的方法，標(biāo)準(zhǔn)化殘差公式如下：rN=D-1r=D-1(z-Hx^)]]>其中，r為量測(cè)殘差，D＝diag{R-HG-1HT}。在此，標(biāo)準(zhǔn)化殘差檢測(cè)只對(duì)計(jì)算區(qū)域中除可疑支路的部分進(jìn)行，將標(biāo)準(zhǔn)化殘差大于設(shè)定值的量測(cè)認(rèn)定為不良數(shù)據(jù)，并將包含此量測(cè)的斷面剔除。根據(jù)各量測(cè)斷面計(jì)算得到的標(biāo)準(zhǔn)化殘差調(diào)整相應(yīng)量測(cè)量的權(quán)重。圖1是電網(wǎng)支路靜態(tài)參數(shù)檢測(cè)辨識(shí)算法流程圖；圖2是NewEngland10機(jī)39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)圖。1)可疑參數(shù)檢測(cè)辨識(shí)采用更換狀態(tài)空間的辦法進(jìn)行線(xiàn)性靜態(tài)狀態(tài)估計(jì)，選取支路參數(shù)作為狀態(tài)變量。利用PMU量測(cè)數(shù)據(jù)列寫(xiě)各條支路的電壓電流關(guān)系式和節(jié)點(diǎn)的KCL關(guān)系式，將線(xiàn)路參數(shù)作為狀態(tài)量，進(jìn)而得到矩陣形式的量測(cè)方程，并將其在直角坐標(biāo)系下分解為實(shí)部和虛部的形式，即IlineIinject=∂Iline∂X∂Iinject∂XX+v]]>其中，Iline為支路電流，Iinject為節(jié)點(diǎn)注入電流，X為支路參數(shù)，v為量測(cè)誤差。量測(cè)方程可簡(jiǎn)記為：z＝Hx+v采用加權(quán)最小二乘法計(jì)算支路參數(shù)，目標(biāo)函數(shù)為：minJ(x^)=(z-Hx^)TR-1(z-Hx^)]]>加權(quán)最小二乘線(xiàn)性狀態(tài)估計(jì)解的方程為：x^=(HTR-1H)-1HTR-1z]]>其中增益矩陣G＝HTR-1H。通過(guò)解下列方程避免矩陣求逆：Gx^=HTR-1z]]>由于雅可比矩陣H、權(quán)重矩陣R和增益矩陣G都是常數(shù)，用直接法求解方程，無(wú)需迭代。通過(guò)比較計(jì)算獲得的點(diǎn)估計(jì)值與系統(tǒng)存儲(chǔ)的參數(shù)值的相對(duì)差值和絕對(duì)差值確定可疑參數(shù)。2)計(jì)算區(qū)域形成對(duì)可疑支路集中的每個(gè)元素分別形成其計(jì)算區(qū)域，有兩種方式：①?gòu)奈锢砺?lián)系方面考慮，采用深度優(yōu)先或廣度優(yōu)先的方法對(duì)相連支路搜索，形成相關(guān)的計(jì)算區(qū)域，即拓?fù)浞謪^(qū)法，如圖3所示；②從電氣聯(lián)系方面考慮，由于分布因子能夠反映支路之間電氣聯(lián)系的強(qiáng)弱，可以通過(guò)計(jì)算可疑支路的支路開(kāi)斷分布因子，將分布因子大于閾值的支路用于形成計(jì)算區(qū)域，即分布因子分區(qū)法，如圖4所示。3)二次辨識(shí)由于系統(tǒng)量測(cè)難免會(huì)有誤差，并且在較大的系統(tǒng)中更容易發(fā)生誤檢，因此為了提高參數(shù)檢測(cè)辨識(shí)的準(zhǔn)確度，減小后續(xù)參數(shù)估計(jì)的壓力，提出了二次辨識(shí)的方法。即對(duì)可疑支路集中的每個(gè)元素分別形成小的計(jì)算區(qū)域，在設(shè)定時(shí)間窗內(nèi)，對(duì)此區(qū)域中的各時(shí)間斷面的量測(cè)進(jìn)行不良數(shù)據(jù)檢測(cè)，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化殘差調(diào)整量測(cè)量的權(quán)重。在剔除含有不良量測(cè)的量測(cè)斷面后，再采用與之前相似的方法進(jìn)行支路參數(shù)計(jì)算，最終確定錯(cuò)誤參數(shù)。由于計(jì)算區(qū)域相對(duì)較小且方程是線(xiàn)性的，計(jì)算效率會(huì)有很大提升，同時(shí)計(jì)算準(zhǔn)確度也得到提高。表1為一次初次檢測(cè)后的結(jié)果，選取支路電阻R為例分析：表1初次辨識(shí)支路R統(tǒng)計(jì)信息(p.u.)初次辨識(shí)計(jì)算值系統(tǒng)參考值相對(duì)誤差支路10.008390.008501.29％支路20.002670.002602.69％支路30.005210.005200.19％支路40.003850.0058033.62％支路50.002700.002803.57％支路60.002200.002200.01％支路70.002020.002030.49％支路80.005110.005303.58％支路90.007250.007300.68％支路100.003190.003200.31％支路110.002870.0026010.39％……………………其中，支路4的電阻人為設(shè)置為錯(cuò)誤參數(shù)，由0.00380(p.u.)調(diào)至0.00580(p.u.)。通過(guò)比較，支路4和支路11被檢測(cè)為可疑支路，但支路11被誤檢。通過(guò)二次辨識(shí)在各自的計(jì)算區(qū)域中根據(jù)量測(cè)重新計(jì)算參數(shù)，最終確定哪些支路參數(shù)有錯(cuò)誤?？紤]到可疑支路的數(shù)量并不多，為了提高計(jì)算的準(zhǔn)確度，可以選取較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的量測(cè)斷面進(jìn)行計(jì)算，支路電阻R的計(jì)算結(jié)果如下。表2可疑支路各階段的計(jì)算值(p.u.)由以上計(jì)算可得出結(jié)論：支路4電阻R為錯(cuò)誤參數(shù)，而支路11在初次辨識(shí)中存在誤檢。通過(guò)二次辨識(shí)法，可以提高參數(shù)檢測(cè)辨識(shí)的準(zhǔn)確度。圖7和圖8是對(duì)支路20電抗X(實(shí)際值0.1820)分別采用分布因子法和拓?fù)浞ㄟM(jìn)行二次辨識(shí)的計(jì)算結(jié)果的概率密度分布曲線(xiàn)(100個(gè)斷面)，并與初次辨識(shí)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。二次辨識(shí)的結(jié)果更接近真實(shí)值、方差更小，因此二次辨識(shí)可以提升支路參數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確度，對(duì)參數(shù)檢測(cè)辨識(shí)效果有很大提升。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3