[發(fā)明專利]基于SCADA量測數(shù)據(jù)的輸電線路參數(shù)的辨識與估計方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110404633.5
• 申請日: 2011-12-08
• 公開（公告）號: CN102495288A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 趙霞;余娟;趙雪騫;楊煥燕;趙科;王芳;李翔;朱柳;易元睿;顏偉
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02
• 代理公司: 重慶大學專利中心 50201
• 代理人: 胡正順

1.一種基于SCADA量測數(shù)據(jù)的輸電線路參數(shù)的辨識與估計方法，利用計算機和線路兩端的數(shù)據(jù)采集裝置，通過程序進行線路參數(shù)的辨識與估計，其特征在于所述方法的具體步驟如下：

(1)?輸入線路的基本參數(shù)

輸入被辨識與估計輸電線路的基本參數(shù)，包括線路電阻R、電抗X和電納B的參考值，標么值殘差指標的門檻值，即T指標的門檻值T_c，線路的額定電壓U_B、功率基準S_B，參數(shù)辨識收斂精度ε₁和參數(shù)估計收斂精度ε₂；

(2)?輸入線路兩端多個時段的SCADA數(shù)據(jù)

第(1)步完成后，輸入被辨識與估計線路兩端多個時段的SCADA量測數(shù)據(jù)，即線路首、末兩端的電壓幅值、有功功率和無功功率的量測值；

(3)?計算線路的T指標

第(2)步完成后，計算線路的T指標，具體步驟如下：

先初始化循環(huán)變量k，并令k=1；

后讀取第k個時段線路兩端的SCADA量測數(shù)據(jù)：線路首端電壓的幅值、線路首端的有功功率和無功功率、線路末端電壓的幅值，以及線路末端的有功功率和無功功率，功率和電流的參考方向均以流入線路為正；

再基于線路兩端的SCADA量測數(shù)據(jù)和基本的電流電壓關系，計算線路的T指標，其計算步驟如下：

1)????計算第k個時段線路末端的電壓幅值、有功功率和無功功率

首先，根據(jù)線路首端第k個時段的SCADA量測數(shù)據(jù)，以首端電壓為參考相量，計算第k個時段線路末端的電壓和電流相量，計算公式為：

???(1)

????????????(2)

式中：?U_1(k)、P_1(k)和Q_1(k)分別為第k個時段線路首端電壓幅值、有功功率和無功功率的量測值，和為第k個時段線路末端電壓和電流相量的計算值，Z=R+jX為線路串聯(lián)阻抗的參考值，Y?=?jB/2為線路對地導納的參考值，線路電導忽略不計；

然后，根據(jù)由(1)、(2)式得到的第k個時段線路末端的電壓和電流相量，計算線路末端的電壓幅值、有功功率和無功功率：

????????????????????(3)

???????????(4)

???????????(5)

式中，、和為第k個時段線路末端電壓幅值、有功功率和無功功率的計算值，為相量的模，為相量的共軛，Re表示取實部，Im表示取虛部；

2)??計算第k個時段線路末端電壓幅值、有功功率和無功功率的殘差

第(3)——1)步完成后，計算第k個時段線路末端電壓幅值、有功功率和無功功率的殘差，計算公式為：

?????(6)

式中：U_2(k)、P_2(k)和Q_2(k)為第k個時段線路末端電壓幅值、有功功率和無功功率的量測值，、和為第k個時段線路末端電壓幅值、有功功率和無功功率的計算值，R_U(k)、R_P(k)和R_Q(k)為第k個時段線路末端電壓幅值、有功功率和無功功率的殘差；

3)??計算線路的標么值殘差

第(3)——2)步完成后，計算第k個時段線路的標么值殘差，計算公式如下：

式中：U_B和S_B分別為基準電壓和基準功率；T_(k)為第k個時段線路的標么值殘差；

4)?計算線路標么值殘差的均值

第(3)——3)步完成后，計算包括第k個時段在內(nèi)的前N個時段的線路標么值殘差的均值，計算公式為：

式中：N為總的時段數(shù)；T_(k)為第k個時段線路的標么值殘差；為前N個時段線路標么值殘差的均值；

然后計算線路標么值殘差均值的方差系數(shù)η₁，計算公式為：

式中：N為總的時段數(shù)；T_(k)為第k個時段線路的標么值殘差；為前N個時段線路標么值殘差的均值；η₁為的方差系數(shù)；

其后校驗方差系數(shù)η₁：當方差系數(shù)η₁小于第(1)步輸入的參數(shù)辨識收斂精度ε₁時，則令（即取的絕對值作為線路的T指標）；否則，返回第(2)步，讀取第k+1個時段的SCADA量測數(shù)據(jù)，再計算線路的T指標及方差系數(shù)η₁，再校驗方差系數(shù)η₁，如此循環(huán)，直至方差系數(shù)η₁小于參數(shù)辨識收斂精度ε₁為止；

(4)判斷是否存在錯誤參數(shù)

第(3)步完成后，根據(jù)線路的T指標判斷是否存在錯誤的線路參數(shù)：當T大于第(1)步輸入的門檻值T_c時，說明線路參數(shù)的參考值存在錯誤，則進入下一步估計正確的線路參數(shù)；否則，由于線路參數(shù)的參考值沒有錯誤，程序結(jié)束；

(5)估計正確的線路參數(shù)

第(4)步完成后，基于線路兩端多個時段的SCADA量測數(shù)據(jù)和基本的電流電壓關系，對線路參數(shù)進行估計，即：

先初始化循環(huán)變量k，并令k=1；

后讀取第k個時段線路兩端的SCADA量測數(shù)據(jù)：線路首端電壓的幅值、線路首端的有功功率和無功功率、線路末端電壓的幅值，以及線路末端的有功功率和無功功率，功率和電流的參考方向均以流入線路為正；

再基于線路兩端的SCADA量測數(shù)據(jù)和基本的電流電壓關系，計算線路參數(shù)的估計值，其計算步驟如下：

1)???計算第k個時段線路參數(shù)的估計值

第k個時段線路兩端的電壓幅值、有功功率和無功功率的方程為：

??(10)

式中：U_1(k)和U_2(k)分別為第k個時段線路首端和末端電壓幅值的量測值，P_1(k)和Q_1(k)分別為第k個時段線路首端有功功率和無功功率的量測量，P_2(k)和Q_2(k)分別為第k個時段線路末端有功功率和無功功率的量測值，U_1(k)、U_2(k)、P_1(k)、Q_1(k)、P_2(k)和Q_2(k)均為方程組(10)的已知量；R_(k)、X_(k)和B_?(k)為第k個時段線路電阻、電抗及電納參數(shù)的估計值，是方程組(10)的未知量；

應用牛頓法求解式(10)所示的非線性方程組，即可解得第k個時段線路參數(shù)的估計值R_(k)、X_(k)和B_?(k)；

2)?計算線路參數(shù)估計值的均值

第(5)——1)步完成后，計算包括第k個時段在內(nèi)的前N個時段的線路參數(shù)估計值的均值，計算公式為：

式中：R_(k)、X_(k)和B_(k)分別為第k個時段線路電阻、電抗和電納的估計值，和分別為線路電阻、電抗和電納的估計值的均值；

然后計算線路參數(shù)估計值均值的方差系數(shù)，計算公式如下：

??????????(12)

??????????(13)

???????????(14)

???????????????????(15)

式中：η_R、η_X和η_B分別為和的方差系數(shù)，η₂為η_R、η_X和η_B的最大值；

最后校驗方差系數(shù)η₂：當方差系數(shù)η₂小于第(1)步輸入的參數(shù)估計收斂精度ε₂時，則第(5)——2)步計算出的和即為線路正確參數(shù)的估計值，并輸出和；否則，返回第(5)步，讀取第k+1個時段線路兩端的SCADA量測數(shù)據(jù)，再計算線路參數(shù)的估計值和方差系數(shù)η₂，再校驗方差系數(shù)η₂，如此循環(huán)，直至方差系數(shù)η₂小于參數(shù)估計收斂精度ε₂為止，并輸出第(5)——2)步計算出的和，即為線路正確參數(shù)的估計值。