[發(fā)明專利]抗差輸電線路正序參數(shù)辨識方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710439913.7
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107328996B
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛安成;徐勁松;蘇大威;張琦兵;盧敏;游宏宇;徐立中;馮樹海;徐飛陽;劉俊;王治華;沈豪棟
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué);國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)江蘇省電力公司;國網(wǎng)浙江省電力公司;中國電力科學(xué)研究院;國網(wǎng)上海市電力公司
• 主分類號: G01R27/16
• 分類號: G01R27/16
• 代理公司: 北京凱特來知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;鄭哲

1.一種抗差輸電線路正序參數(shù)辨識方法，其特征在于，包括：

通過單回輸電線路兩端裝設(shè)的相量量測裝置測量得到線路兩端的三相電流與電壓相量；

根據(jù)單回輸電線路三相等值模型并結(jié)合線路兩端的三相電流與電壓相量，建立線路阻抗參數(shù)和導(dǎo)納參數(shù)的計(jì)算方程；

構(gòu)建具有抗差能力的Huber估計(jì)目標(biāo)函數(shù)作為線路阻抗參數(shù)和導(dǎo)納參數(shù)辨識的目標(biāo)函數(shù)，從而求解得到線路阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣參數(shù)；

采用對稱分量法將線路阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣解耦，得到正序電阻、電抗和對地導(dǎo)納參數(shù)；

所述根據(jù)單回輸電線路三相等值模型并結(jié)合線路兩端的三相電流與電壓相量，建立線路阻抗參數(shù)和導(dǎo)納參數(shù)的計(jì)算方程包括：

單回輸電線路兩端的三相電流與電壓滿足如下方程：

其中，分別為M端與N端的a、b、c三相電流相量；分別為M端與N端的a、b、c三相電壓相量；Z、Y_c分別為待辨識的線路阻抗參數(shù)、導(dǎo)納參數(shù)；

將上述方程轉(zhuǎn)換為下述形式：

上式中，

則當(dāng)前時(shí)刻，待辨識的參數(shù)x為：

x＝[x₁₁ x₁₂ ...x₁₉ x₂₁ x₂₂ ...x₂₉]^T；

滿足如下線性方程：

Ax＝B+v；

其中，A為當(dāng)前時(shí)刻三相電壓與電流相量構(gòu)成的系數(shù)矩陣，B為當(dāng)前時(shí)刻兩端電壓降相量組成的常數(shù)項(xiàng)，v為方程殘差相量；

辨識的參數(shù)x中包含18個(gè)未知量，則方程的個(gè)數(shù)要大于等于18個(gè)，取多組不同時(shí)刻的數(shù)據(jù)求解，其中，A的維度是6n×18，n≥3，B的維度是6n×1，具體目標(biāo)方程如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗差輸電線路正序參數(shù)辨識方法，其特征在于，所述構(gòu)建具有抗差能力的Huber估計(jì)目標(biāo)函數(shù)作為線路阻抗參數(shù)和導(dǎo)納參數(shù)辨識的目標(biāo)函數(shù)，從而求解得到線路阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣包括：

Huber抗差估計(jì)理論是假設(shè)實(shí)際觀測數(shù)據(jù)服從Huber分布，Huber分布是污染分布的一種，其主體是正態(tài)分布，干擾部分服從Laplace分布；

Huber分布的概率密度為：

其中，ε是污染率,它表示污染部分的數(shù)據(jù)在整個(gè)數(shù)據(jù)中所占的比例；λ是觀測值；

為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布密度，在區(qū)間-c≤λ≤c內(nèi)，觀測值服從正態(tài)分布；在λ＞c時(shí)，觀測值服從Laplace分布；c的取值在1.0～2.0之間；

Huber分布的極大似然估計(jì)為Huber估計(jì)，其目標(biāo)函數(shù)為：

其中，k為抗差閾值調(diào)制系數(shù)，與污染率ε有關(guān)；v_i為量測殘差，v_i＝(y_ci-y_mi)/s，y_ci和y_mi分別表示輸出矢量的計(jì)算值和測量值；s在|v_i|≤k區(qū)間，取量測誤差的標(biāo)準(zhǔn)差σ_i，s在|v_i|＞k區(qū)間，取K_mad，K_mad＝med|y_ci-y_mi|；根據(jù)目標(biāo)函數(shù)，當(dāng)|v_i|＞k時(shí)，降低大偏差量測影響；

要建立的Huber估計(jì)目標(biāo)函數(shù)是方程殘差的函數(shù)，可定義為：

P_i為第i個(gè)量測量的權(quán)重，權(quán)值為1/σ_i²，ρ(v_i)為Huber法對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)，v_i為量測殘差；

考慮PMU量測誤差一致，建立Huber估計(jì)目標(biāo)函數(shù)為：

具體的，根據(jù)線性方程Ax＝B+v，此估計(jì)目標(biāo)函數(shù)可以進(jìn)一步表示為：

其中，A_ix_i-B_i表示采樣時(shí)刻為i時(shí)的殘差，最后便是求取滿足此目標(biāo)函數(shù)為極小值時(shí)的相量x；N為采樣總數(shù)；該Huber估計(jì)目標(biāo)函數(shù)在觀測誤差小于閾值時(shí)即為最小二乘方法的目標(biāo)函數(shù)，在觀測誤差大于閾值時(shí)，能夠削弱其對目標(biāo)函數(shù)的不利影響，自動(dòng)剔除主網(wǎng)相量量測裝置數(shù)據(jù)中的壞數(shù)據(jù)；

再利用優(yōu)化方法求解可得線路阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗差輸電線路正序參數(shù)辨識方法，其特征在于，采用對稱分量法將線路阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣解耦，得到正序電阻、電抗和對地導(dǎo)納參數(shù)包括：

構(gòu)造矩陣T：

此處構(gòu)造的矩陣T是一種對稱分量變換，其作用是把a(bǔ),b,c三相的相分量轉(zhuǎn)化為正序，負(fù)序和零序分量；其中，a為旋轉(zhuǎn)因子，

利用線路相分量模型建立三相電壓降與三相電流關(guān)系的矩陣方程：

上式中，表示三相電壓降，表示三相電流；

將三相電壓降和三相電流替換為序分量，得到：

表示電壓降的各序分量，即正、負(fù)、零序電壓降；表示電流的各序分量，即正、負(fù)、零序電流；；

進(jìn)一步表示為：

Z_p即為序分量的阻抗矩陣，即：

其中的Z₍₁₎為線路正序阻抗，Z₍₂₎表示線路負(fù)序阻抗，Z₍₀₎表示線路零序阻抗；

同理，對于導(dǎo)納矩陣，同樣推出：

其中的Y_c(1)為線路正序?qū)Φ貙?dǎo)納，Y_c(2)表示線路負(fù)序?qū)Φ貙?dǎo)納，Y_c(0)表示線路零序?qū)Φ貙?dǎo)納。