專(zhuān)利名稱(chēng)：調(diào)度能量管理系統(tǒng)中輸電網(wǎng)電抗參數(shù)估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)電抗參數(shù)的估計(jì)放方法，適用于在調(diào)度能量管理系統(tǒng)中對(duì) 輸電網(wǎng)中所有串聯(lián)電抗參數(shù)的完全估計(jì)。
背景技術(shù)：
調(diào)度能量管理系統(tǒng)中各種高級(jí)應(yīng)用軟件如狀態(tài)估計(jì)、調(diào)度員潮流、靜態(tài)安全分析、 動(dòng)態(tài)安全分析、最優(yōu)潮流等等都要求給定的電網(wǎng)參數(shù)基本正確。電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)基本都是 由典型值或設(shè)備送電前的測(cè)定值分別單獨(dú)給出。由于電網(wǎng)中輸電設(shè)備數(shù)量龐大，設(shè)備建 模參數(shù)錄入時(shí)間跨度巨大，標(biāo)幺值和有名值轉(zhuǎn)換以及設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)管理等等各種原因，調(diào) 度中心數(shù)據(jù)庫(kù)中的設(shè)備參數(shù)總會(huì)有或多或少的錯(cuò)誤存在。這些參數(shù)錯(cuò)誤會(huì)影響上述各類(lèi) 高級(jí)應(yīng)用軟件的正確運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成調(diào)度中心高級(jí)應(yīng)用軟件無(wú)法實(shí)用化。因此需要 在調(diào)度中心開(kāi)展輸電網(wǎng)參數(shù)估計(jì)的工作。
過(guò)去，在電網(wǎng)中還沒(méi)有PMU量測(cè)(相角測(cè)量單元量測(cè)Phasor Measurement Unit)
時(shí)，電網(wǎng)參數(shù)估計(jì)的方法僅僅依賴(lài)調(diào)度中心的SCADA量測(cè)(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng) 量湖!) Supervisory Control And Data Acquisition),可估計(jì)參數(shù)的數(shù)量較為有限。目前 參數(shù)辨識(shí)及估計(jì)的方法主要有基于增廣狀態(tài)量的方法[11、基于量測(cè)殘差靈敏度的方法 [2~3l、基于增廣量測(cè)量的方法[4~51、基于拉格朗日函數(shù)的辨識(shí)方法[6]、基于加權(quán)最小絕對(duì) 值的抗差估計(jì)方法m等等。目前，許多電網(wǎng)都裝設(shè)了 PMU系統(tǒng)，參數(shù)估計(jì)的量測(cè)源可 將PMU量測(cè)考慮在內(nèi)8，但目前參數(shù)估計(jì)方法對(duì)PMU的配置數(shù)量要求較高。這些參數(shù) 估計(jì)方法都假定電網(wǎng)只有少量參數(shù)錯(cuò)誤，需要先進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)，找到電網(wǎng)中錯(cuò)誤參數(shù)的 位置，再進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，參數(shù)估計(jì)過(guò)程中需要用到電網(wǎng)原有參數(shù)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)參數(shù)的全估 計(jì)。實(shí)際上，在不能進(jìn)行參數(shù)的全估計(jì)的情況下，錯(cuò)誤參數(shù)的準(zhǔn)確辨識(shí)是一件很困難的 事情，另外，在參數(shù)估計(jì)過(guò)程中使用原有參數(shù)很有可能造成估計(jì)結(jié)果出錯(cuò)。
為了能夠在下面更為清楚地表述本發(fā)明，在此先介紹有關(guān)圖論的兩個(gè)基本概念圈 基和圈基組。圖論中的圈基若對(duì)應(yīng)于線(xiàn)性空間中的向量基，則線(xiàn)性空間中的其他向量都 可以由向量基線(xiàn)性表示；圖論中的圈基若對(duì)應(yīng)于線(xiàn)性方程組中的獨(dú)立方程，則其他方程
都可以由獨(dú)立方程線(xiàn)性表示。稱(chēng)有公共支路相連的圈基集合為一個(gè)圈基組，不同圈基組 之間沒(méi)有共同的支路相連。不同的圈基組表現(xiàn)在方程組的系統(tǒng)矩陣上就是其相應(yīng)的系數(shù)
是獨(dú)立分塊的。有關(guān)這些概念的詳細(xì)介紹可以參看文獻(xiàn)[9]的有關(guān)內(nèi)容。有關(guān)搜索圈基的 詳細(xì)過(guò)程可以參看文獻(xiàn)[9]的192頁(yè)。
背景技術(shù)：
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[9王樹(shù)禾.圖論.北京科學(xué)出版社，2004.發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是通過(guò)最少的PMU量測(cè)配置以及多個(gè)時(shí)間斷面的SCADA量測(cè)， 不經(jīng)過(guò)參數(shù)辨識(shí)，不使用原有電網(wǎng)參數(shù)，基于電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)搜索出各時(shí)間斷面的圈基環(huán) 路，并進(jìn)行圈基分組，依據(jù)支路量測(cè)方程和環(huán)路量測(cè)方程構(gòu)造出對(duì)于輸電網(wǎng)電抗參數(shù)完 全可觀(guān)測(cè)的估計(jì)方程，據(jù)此實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電網(wǎng)中所有線(xiàn)路或變壓器電抗參數(shù)值的完全估計(jì)。本發(fā)明的實(shí)施方案是第一步調(diào)度能量管理系統(tǒng)中輸電網(wǎng)電抗參數(shù)估計(jì)從獲取一個(gè)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)SCADA的一個(gè)信息輸出斷面開(kāi)始；SCADA系統(tǒng)的有功和電壓量測(cè)必須配置齊全；信息輸出斷面指某個(gè)時(shí)刻的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)的全部信息輸出。第二步在獲取SCADA系統(tǒng)信息輸出的一個(gè)新斷面后，需要進(jìn)行遙測(cè)遙信的預(yù)辨 識(shí)處理，從邏輯上判斷所獲取斷面的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性；第三步根據(jù)該SCADA斷面的開(kāi)關(guān)刀閘狀態(tài)進(jìn)行拓?fù)渌阉?，以便生成各?dú)立回路 (稱(chēng)圈基)和圈基組；電網(wǎng)中的圈基使用拓?fù)渌阉鞯姆椒ǖ玫?，在得到電網(wǎng)的全部圈基后，按照這些圈基是否有公共支路進(jìn)行分組，稱(chēng)有公共支路相連的圈基集合為一個(gè)圈基組，不同圈基組之間沒(méi)有共同的支路相連；由圈基列出對(duì)應(yīng)的環(huán)路量測(cè)方程，不同的圈 基組表現(xiàn)在方程組的系統(tǒng)矩陣上就是其相應(yīng)的系數(shù)是獨(dú)立分塊的；第四步每一個(gè)圈基可以對(duì)應(yīng)寫(xiě)出一個(gè)環(huán)路量測(cè)方程(式(1)中的一個(gè)方程)，一個(gè)圈基組就對(duì)應(yīng)一組環(huán)路量測(cè)方程。接下來(lái)需要判斷新SCADA斷面的圈基所對(duì)應(yīng)的環(huán) 路量測(cè)方程是否增加了相同圈基組對(duì)應(yīng)的環(huán)路量測(cè)方程組(式(1))的秩； 環(huán)路量測(cè)方程組-一l')一式中左邊項(xiàng)為量測(cè)誤差分量，其中的上標(biāo)表示不同的電網(wǎng)斷面，假定一共選取W 個(gè)電網(wǎng)斷面；下標(biāo)表示不同的圈基，假定電網(wǎng)中有W個(gè)圈基；右邊項(xiàng)中的pl和，分別表示第一個(gè)圈基支路集合和第m個(gè)圈基支路集合，右邊項(xiàng)中的上標(biāo)n表示w個(gè)電網(wǎng)斷面，其中A、 K、 ^和X々分別為線(xiàn)路(或變壓器)的有功量測(cè)、 一端電壓量測(cè)、另一端電 壓量測(cè)和電抗參數(shù)；第五步如果秩增加了，則將圈基所對(duì)應(yīng)的環(huán)路量測(cè)方程加入到相同圈基組對(duì)應(yīng)的 環(huán)路量測(cè)方程組中，聯(lián)立形成新的環(huán)路量測(cè)方程組；第六步如果秩未增加，如果沒(méi)有一個(gè)環(huán)路量測(cè)方程組的秩在考慮新SCADA斷面后得到增加，則再獲取新的SCADA斷面，重新開(kāi)始，轉(zhuǎn)入第一步；或者可將圈基所對(duì)應(yīng)的環(huán)路量測(cè)方程加入到相同圈基組對(duì)應(yīng)的備用方程組中；備用方程在將來(lái)求解時(shí)可以被用來(lái)增加估計(jì)冗余度(也可以不使用這一方案)；第七步如果有一個(gè)環(huán)路量測(cè)方程組的秩增加了，則繼續(xù)判斷該環(huán)路量測(cè)方程組的秩是否為滿(mǎn)秩減一，這也是由SCADA斷面提供的環(huán)路量測(cè)方程組所能達(dá)到的最大秩。 如果還沒(méi)能達(dá)到滿(mǎn)秩減一，則需要轉(zhuǎn)入第一步，繼續(xù)獲取新的SCADA斷面，直到達(dá)到 滿(mǎn)秩減一；第八步如果己經(jīng)達(dá)到滿(mǎn)秩減一，則可以將該圈基組所包含節(jié)點(diǎn)的PMU量測(cè)考慮 進(jìn)來(lái)，形成支路量測(cè)方程(式(2))，并和該圈基組對(duì)應(yīng)的環(huán)路量測(cè)方程組(即式(1)) 聯(lián)立，準(zhǔn)備對(duì)相應(yīng)的支路電抗值進(jìn)行估計(jì)求解；支路量測(cè)方程組"IX".LA 式(2)m服r式中《即節(jié)點(diǎn)/和/之間的PMU角度差量測(cè)值，y為角度差量測(cè)誤差，r為節(jié)點(diǎn)/和y之間支路路徑集合，W和w分別表示支路兩端的節(jié)點(diǎn)號(hào)；對(duì)于輸電網(wǎng)中輻射型支路，需要在其兩端分別配置一個(gè)PMU測(cè)點(diǎn)以便估計(jì)出電抗 參數(shù)；對(duì)于環(huán)網(wǎng)支路，需要根據(jù)圈基組的分布及數(shù)量來(lái)決定PMU測(cè)點(diǎn)的配置，必須確 保每一個(gè)圈基組內(nèi)至少有一條支路其兩端配置有PMU測(cè)點(diǎn)；第九步在求解時(shí)，為增加估計(jì)冗余度，可以從該圈基組所對(duì)應(yīng)的備用方程組中獲 取少量的方程一起聯(lián)立求解；第十步如果仍然有未求解的圈基組，則轉(zhuǎn)入第一步；繼續(xù)獲取新的SCADA斷面， 直到所有圈基組的支路電抗參數(shù)都被估計(jì)求解。其中，估計(jì)求解的方法使用加權(quán)最小絕對(duì)值法，其估計(jì)模型是' 、mins 5>.;乂1+2:叭式(3)式中V和^分別表示環(huán)路量測(cè)方程(式(1))和支路量測(cè)方程(式(2))中的誤 差分量，其數(shù)量分別為wx"個(gè)和&個(gè)，^為相應(yīng)誤差分量的權(quán)系數(shù)，默認(rèn)情況下都取為 1;環(huán)路量測(cè)方程誤差分量的上標(biāo)表示不同的電網(wǎng)斷面，假定一共選取w個(gè)電網(wǎng)斷面； 下標(biāo)表示不同的圈基，假定電網(wǎng)中有W個(gè)圈基。其中估計(jì)方程由支路量測(cè)方程(式(1))和環(huán)路量測(cè)方程(式(2))共同構(gòu)成，對(duì) 電抗參數(shù)完全可觀(guān)測(cè)(即電抗參數(shù)都能求出解)，不使用原有的電抗參數(shù)；由于是完全 估計(jì)，因此不需要進(jìn)行壞參數(shù)的位置辨識(shí)。其中選取SCADA時(shí)間斷面時(shí)要選取系統(tǒng)運(yùn)行方式發(fā)生變化的時(shí)間斷面，這樣建立 的環(huán)路量測(cè)方程加入到相同圈基組對(duì)應(yīng)的環(huán)路量測(cè)方程組才能增加方程組的秩。支路量測(cè)公式及環(huán)路量測(cè)公式的由來(lái)介紹輸電網(wǎng)中常規(guī)的SCADA量測(cè)包括各個(gè)支路的功率量測(cè)和各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓量測(cè)，而 由兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的PMU量測(cè)可求取節(jié)點(diǎn)間的相角量測(cè)。根據(jù)高壓輸電網(wǎng)有功傳輸?shù)奶攸c(diǎn)， 可以進(jìn)行兩點(diǎn)滿(mǎn)足工程要求的簡(jiǎn)化-一是由于有功損耗只占有功傳輸不到1%，可以將有功量測(cè)方程(即式(4))的設(shè) 備電阻參數(shù)忽略，即& 0， 《 ^ -A=dWg〃cos《 式(4)式中^、 ^、 ^、 、《.、^和^分別為線(xiàn)路(或變壓器)的有功量領(lǐng) 電壓量測(cè)、另一端電壓量測(cè)、電抗參數(shù)、兩端角度差、電導(dǎo)和電納。求':是任一輸電線(xiàn)路或變壓器兩端的角度差都不會(huì)太大，也就是滿(mǎn)足sin《據(jù)此可以推導(dǎo)輸電網(wǎng)單一支路有功量測(cè)方程(簡(jiǎn)稱(chēng)支路量測(cè)方程) K 「巧.=^^.《 式(5)X,乂一端《的要式中A、 K、 F, Xy和《分別為線(xiàn)路(或變壓器)的有功量測(cè)、 一端電壓量測(cè)、 另一端電壓量測(cè)、支路電抗參數(shù)和兩端角度差。如果兩端角度差《.能夠由PMU量測(cè)直 接替代，那么電抗參數(shù)可以直接估計(jì)出來(lái)。但是實(shí)際上電網(wǎng)中不可能在所有節(jié)點(diǎn)上配置PMU量測(cè)，因此需要結(jié)合輸電網(wǎng)的特點(diǎn)來(lái)減少對(duì)PMU相角量測(cè)的依賴(lài)，并提高估計(jì)的量測(cè)冗余度。高壓輸電網(wǎng)為提高供電可靠性， 一般都采用環(huán)網(wǎng)供電。每一個(gè)電網(wǎng)環(huán)路中所有支路 的角度差相加為零，據(jù)此可以得到對(duì)應(yīng)于一個(gè)電網(wǎng)環(huán)路的不含角度差的量測(cè)方程(簡(jiǎn)稱(chēng)環(huán)路量測(cè)方程)2^、/(^0) = 0 式(6)式中p表示電網(wǎng)中一個(gè)環(huán)路中所有支路的集合，其余變量含義同支路量測(cè)方程， 其中 為待求的電抗參數(shù)值。支路量測(cè)方程和環(huán)路量測(cè)方程建立的方法介紹電網(wǎng)中的每一個(gè)環(huán)路都可以對(duì)應(yīng)寫(xiě)出一個(gè)環(huán)路量測(cè)方程。為便于理解，可以將電網(wǎng) 看作一張圖。在圖論中， 一張圖所有的環(huán)路都可以使用一組獨(dú)立回路(或稱(chēng)圈基)來(lái)表 示，與此對(duì)應(yīng)，所有的環(huán)路量測(cè)方程都可以用一組線(xiàn)性無(wú)關(guān)(或稱(chēng)獨(dú)立)的環(huán)路量測(cè)方 程來(lái)線(xiàn)性表達(dá)。獨(dú)立方程的數(shù)量就是對(duì)應(yīng)電網(wǎng)絡(luò)圖中的連枝(即圖論中不屬于樹(shù)的支路) 數(shù)量。顯然，獨(dú)立方程組的數(shù)量要小于待求的支路電抗參數(shù)數(shù)量(即支路數(shù)量)。考慮 到輸電網(wǎng)電抗參數(shù)在很長(zhǎng)的一段時(shí)間范圍內(nèi)基本保持不變，而支路潮流或節(jié)點(diǎn)狀態(tài)卻一直處于變化之中，可以將多個(gè)時(shí)間斷面SCADA量測(cè)記錄下來(lái)，對(duì)每一個(gè)時(shí)間斷面的 SCADA量測(cè)都可以寫(xiě)出一組獨(dú)立的環(huán)路量測(cè)方程，多個(gè)時(shí)間斷面的SCADA量測(cè)可對(duì) 應(yīng)寫(xiě)出多組環(huán)路量測(cè)方程，從而使得方程組系數(shù)矩陣的秩可能不斷增加。由環(huán)路量測(cè)方 程組成的方程組是線(xiàn)性齊次方程組，當(dāng)線(xiàn)性齊次方程組其解空間基的個(gè)數(shù)(即系數(shù)矩陣 的秩)等于未知變量的個(gè)數(shù)時(shí)，其向量解為零向量。由于參數(shù)值都大于零，因此環(huán)路量 測(cè)方程組的系數(shù)矩陣的秩最大為待求解的支路數(shù)減一。僅僅依靠環(huán)路量測(cè)方程還無(wú)法實(shí) 現(xiàn)電抗參數(shù)的全估計(jì)。為實(shí)現(xiàn)電抗參數(shù)的全估計(jì)，需要增加一個(gè)支路兩端角度差能夠由PMU測(cè)量的支路 量測(cè)方程。這樣，由環(huán)路量測(cè)方程和環(huán)路中某一支路量測(cè)方程共同組成方程組就變成了 線(xiàn)性非齊次方程組，在獲取足夠的SCADA量測(cè)斷面后，整個(gè)方程組變?yōu)闈M(mǎn)秩方程，從 而能夠?qū)θ恐冯娍箙?shù)實(shí)現(xiàn)直接估計(jì)求解。電網(wǎng)中的圈基可以使用拓?fù)渌阉鞯姆椒?得到，在得到電網(wǎng)的全部圈基后，還必須按照這些圈基是否有公共支路進(jìn)行分組，稱(chēng)有 公共支路相連的圈基集合為一個(gè)圈基組，不同圈基組之間沒(méi)有共同的支路相連。由圈基 可列出對(duì)應(yīng)的環(huán)路量測(cè)方程，不同的圈基組表現(xiàn)在方程組的系統(tǒng)矩陣上就是其相應(yīng)的系 數(shù)是獨(dú)立分塊的。在考慮同步相量測(cè)量單元PMU量測(cè)的最少配置時(shí)，只需在每一個(gè)圈 基組中配置兩個(gè)PMU測(cè)點(diǎn)即可，這樣圈基組所對(duì)應(yīng)的系數(shù)矩陣滿(mǎn)秩。由于實(shí)際輸電網(wǎng)8絡(luò)的圈基組數(shù)量很少，因此該技術(shù)方案對(duì)PMU的測(cè)點(diǎn)配置要求實(shí)際上很低，如果有更多的PMU測(cè)點(diǎn)，將進(jìn)一步增加估計(jì)的冗余度。本發(fā)明的有益效果是能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸電網(wǎng)串聯(lián)電抗參數(shù)的全估計(jì)，該估計(jì)方法與以 往方法相比，不經(jīng)過(guò)參數(shù)辨識(shí)，不使用原有電網(wǎng)參數(shù)，對(duì)PMU測(cè)點(diǎn)的配置要求很低，在PMU測(cè)點(diǎn)配置豐富時(shí)，具有較高的估計(jì)冗余度。
為了對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，給出附圖-圖1為本發(fā)明實(shí)施案例的流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施案例應(yīng)用的系統(tǒng)示意圖；圖中1-35表示節(jié)點(diǎn)1-節(jié)點(diǎn)35;①-⑧表示圈基1-圈基8; 表示發(fā)電機(jī)； 示PMU安裝點(diǎn)；參表示量測(cè)安裝PMU的支路。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方法。一、給出實(shí)施樣例中用于計(jì)算具體的環(huán)路量測(cè)方程、支路量測(cè)方程和總的估計(jì)模型在發(fā)明內(nèi)容中給出的式(1)，式(2)和式(3)是用于理論介紹的物理方程，下面 將給出實(shí)施樣例中具體應(yīng)用時(shí)使用的環(huán)路量測(cè)方程組，支路量測(cè)方程組及估計(jì)模型。 1、環(huán)路量測(cè)方程組一J一l〃印i式(1)式中左邊項(xiàng)為量測(cè)誤差分量，其中的上標(biāo)表示不同的電網(wǎng)斷面，假定一共選取n 個(gè)電網(wǎng)斷面。下標(biāo)表示不同的圈基，假定電網(wǎng)中有w個(gè)圈基。右邊項(xiàng)中的^1和拜分別 表示第一個(gè)圈基支路集合和第附個(gè)圈基支路集合，右邊項(xiàng)中的上標(biāo)"表示"個(gè)電網(wǎng)斷面，其中A、 F,、 ^和 分別為線(xiàn)路(或變壓器)的有功量測(cè)、 一端電壓量測(cè)、另一端電壓量測(cè)和電抗參數(shù)。2、 支路量測(cè)方程"IX"、/(已。-《 式(2)式中6^即節(jié)點(diǎn)/和/之間的PMU角度差量測(cè)值，7為角度差量測(cè)誤差，r為節(jié)點(diǎn)/和y'之間支路路徑集合，m和w分別表示支路兩端的節(jié)點(diǎn)號(hào)。3、 基于加權(quán)最小絕對(duì)值估計(jì)方法所構(gòu)造的估計(jì)模型min八式(3)式中V和/分別表示環(huán)路量測(cè)方程(式(1))和支路量測(cè)方程(式(2))中的誤差分量，其數(shù)量分別為wx"個(gè)和yfc個(gè)，w為相應(yīng)誤差分量的權(quán)系數(shù)，默認(rèn)情況下都取為 1。環(huán)路量測(cè)方程誤差分量的上標(biāo)表示不同的電網(wǎng)斷面，假定一共選取w個(gè)電網(wǎng)斷面。 下標(biāo)表示不同的圈基，假定電網(wǎng)中有w個(gè)圈基。二、根據(jù)圖1給出詳細(xì)的實(shí)施步驟第一步調(diào)度能量管理系統(tǒng)中輸電網(wǎng)電抗參數(shù)估計(jì)從獲取一個(gè)SCADA斷面開(kāi)始， 系統(tǒng)SCADA有功和電壓量測(cè)必須配置齊全。SCADA斷面包括所有線(xiàn)路及變壓器的支 路有功量測(cè)、母線(xiàn)節(jié)點(diǎn)電壓量測(cè)以及開(kāi)關(guān)刀閘的開(kāi)合狀態(tài)。第二步在獲取一個(gè)新斷面后，進(jìn)行遙測(cè)遙信的預(yù)辨識(shí)處理，從邏輯上判斷所獲取斷面的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。有關(guān)這一預(yù)處理的詳細(xì)過(guò)程已有較多文獻(xiàn)記載(如盧建剛，黃凱等，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化信息分析考核系統(tǒng)，電力系統(tǒng)自動(dòng)化.2006， 30 (23): 89~93)，此處不再詳述。選取SCADA時(shí)間斷面時(shí)要選取系統(tǒng)運(yùn)行方式發(fā)生變化的時(shí)間斷面，這樣建立的環(huán) 路量測(cè)方程加入到相同圈基組對(duì)應(yīng)的環(huán)路量測(cè)方程組才能增加方程組的秩。第三步根據(jù)該SCADA斷面的開(kāi)關(guān)刀閘狀態(tài)進(jìn)行拓?fù)渌阉?，生成圈基和圈基組。 有關(guān)如何搜索圈基的詳細(xì)過(guò)程請(qǐng)參看文獻(xiàn)[9]的192頁(yè)。第四步每一個(gè)圈基可以對(duì)應(yīng)寫(xiě)出一個(gè)環(huán)路量測(cè)方程(即式(1)中的一個(gè)方程)， 一個(gè)圈基組就對(duì)應(yīng)一組環(huán)路量測(cè)方程。接下來(lái)需要判斷新SCADA斷面的圈基所對(duì)應(yīng)的 環(huán)路量測(cè)方程是否增加了相同圈基組對(duì)應(yīng)的環(huán)路量測(cè)方程組(即式(1))的秩。第五步如果秩增加了，則將圈基所對(duì)應(yīng)的環(huán)路量測(cè)方程加入到相同圈基組對(duì)應(yīng)的 環(huán)路量測(cè)方程組中，聯(lián)立形成新的環(huán)路量測(cè)方程組。第六步如果秩未增加，則將圈基所對(duì)應(yīng)的環(huán)路量測(cè)方程加入到相同圈基組對(duì)應(yīng)的備用方程組中。備用方程在將來(lái)求解時(shí)可以被用來(lái)增加估計(jì)冗余度(也可以不使用)。如果沒(méi)有一個(gè)環(huán)路量測(cè)方程組的秩在考慮新SCADA斷面后得到增加，則再獲取新的 SCADA斷面，重新開(kāi)始，轉(zhuǎn)入第一步。第七步如果有一個(gè)環(huán)路量測(cè)方程組的秩增加了，則繼續(xù)判斷該環(huán)路量測(cè)方程組的 秩是否為滿(mǎn)秩減一，這也是由SCADA斷面提供的環(huán)路量測(cè)方程組所能達(dá)到的最大秩。如果還沒(méi)能達(dá)到滿(mǎn)秩減一，則需要轉(zhuǎn)入第一步，繼續(xù)獲取新的SCADA斷面，直到達(dá)到 滿(mǎn)秩減一。第八步如果已經(jīng)達(dá)到滿(mǎn)秩減一，則可以將該圈基組所包含節(jié)點(diǎn)的PMU量測(cè)考慮進(jìn)來(lái)，形成支路量測(cè)方程(式(2))，并和該圈基組對(duì)應(yīng)的環(huán)路量測(cè)方程組(式(1))聯(lián)立，準(zhǔn)備對(duì)相應(yīng)的支路電抗值進(jìn)行估計(jì)求解。對(duì)于輸電網(wǎng)中輻射型支路，需要在其兩端分別配置一個(gè)PMU測(cè)點(diǎn)以便估計(jì)出電抗 參數(shù)。對(duì)于環(huán)網(wǎng)支路，需要根據(jù)圈基組的分布及數(shù)量來(lái)決定PMU測(cè)點(diǎn)的配置，必須確 保每一個(gè)圈基組內(nèi)有一條支路其兩端配置有PMU測(cè)點(diǎn)。第九步在求解時(shí)，為增加估計(jì)冗余度，可以從該圈基組所對(duì)應(yīng)的備用方程組中獲 取少量的方程一起聯(lián)立求解。估計(jì)求解的方法使用加權(quán)最小絕對(duì)值法的估計(jì)模型，(即 式(3))，其具體的求解過(guò)程可參看該文章(郭偉，單淵達(dá).基于原-對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)算法的 WLAV狀態(tài)估計(jì).電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1999， 23 (4): 32~35.)，此處不再詳述。第十步如果仍然有未求解的圈基組，則轉(zhuǎn)入第一步；繼續(xù)獲取新的SCADA斷面，直到所有圈基組的支路電抗參數(shù)都被估計(jì)求解。 三、實(shí)施樣例應(yīng)用系統(tǒng)圖的定義圖2為本發(fā)明實(shí)施樣例在New-England 39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)上應(yīng)用示意圖。假定該系統(tǒng) SCADA量測(cè)配置齊全。該系統(tǒng)中的發(fā)變組支路(即一端帶有發(fā)電機(jī)標(biāo)志G的支路)都 是輻射型支路，需要在其兩端配置PMU測(cè)點(diǎn)以便估計(jì)出電抗參數(shù)，為簡(jiǎn)化標(biāo)注，圖2 中省略了相應(yīng)標(biāo)注(本圖中只標(biāo)注環(huán)網(wǎng)支路的圈基，輻射形支路不進(jìn)行標(biāo)注。)其余支 路組成了環(huán)網(wǎng)。該系統(tǒng)的圈基數(shù)量為8個(gè)，圖2中用帶圓圈的數(shù)字標(biāo)示了各個(gè)圈基的大 致位置。這8個(gè)圈基可以被分成3個(gè)圈基組。其中最大的圈基組由①、②、③、 、⑤ 和⑥號(hào)圈基組成，另兩個(gè)圈基組分別由⑦號(hào)圈基和⑧號(hào)圈基構(gòu)成。假定在系統(tǒng)中的16、 23、 26、 29四個(gè)節(jié)點(diǎn)上配置有PMU量測(cè)，在圖2中以三角形標(biāo)示出來(lái)，這4個(gè)PMU 測(cè)點(diǎn)已經(jīng)能夠分別為3個(gè)圈基組分別提供3個(gè)相角量測(cè)信息，其所經(jīng)歷的支路路徑在圖 中使用實(shí)心圓圈標(biāo)示出來(lái)。從圖2中可以看出，4個(gè)PMU測(cè)點(diǎn)已經(jīng)是該系統(tǒng)3個(gè)圈基所有電抗參數(shù)滿(mǎn)足可觀(guān)測(cè)性的最小配置。
權(quán)利要求
1、調(diào)度能量管理系統(tǒng)中輸電網(wǎng)電抗參數(shù)估計(jì)方法，其特征是第一步調(diào)度能量管理系統(tǒng)中輸電網(wǎng)電抗參數(shù)估計(jì)從獲取某一時(shí)刻的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)SCADA的信息輸出斷面開(kāi)始；SCADA系統(tǒng)的有功和電壓量測(cè)必須配置齊全；第二步在獲取SCADA系統(tǒng)信息輸出的一個(gè)新斷面后，需要進(jìn)行遙測(cè)遙信的預(yù)辨識(shí)處理，從邏輯上判斷所獲取斷面的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性；第三步根據(jù)該SCADA系統(tǒng)信息輸出的每一個(gè)斷面中電網(wǎng)的開(kāi)關(guān)刀閘狀態(tài)進(jìn)行拓?fù)渌阉?，生成稱(chēng)為圈基的各獨(dú)立回路和圈基組；使用拓?fù)渌阉鞯姆椒ǖ玫诫娋W(wǎng)的全部圈基后，按照這些圈基是否有公共支路進(jìn)行分組，稱(chēng)有公共支路相連的圈基集合為一個(gè)圈基組，不同圈基組之間沒(méi)有共同的支路相連；由圈基列出對(duì)應(yīng)的環(huán)路量測(cè)方程，不同的圈基組表現(xiàn)在方程組的系統(tǒng)矩陣上就是其相應(yīng)的系數(shù)是獨(dú)立分塊的；第四步每一個(gè)圈基對(duì)應(yīng)寫(xiě)出一個(gè)環(huán)路量測(cè)方程(式(1)中的一個(gè)方程)，一個(gè)圈基組就對(duì)應(yīng)一組環(huán)路量測(cè)方程；接下來(lái)需要判斷SCADA新斷面的圈基所對(duì)應(yīng)的環(huán)路量測(cè)方程是否增加了相同圈基組對(duì)應(yīng)的環(huán)路量測(cè)方程組(式(1))的秩；環(huán)路量測(cè)方程組 式(1)式中左邊項(xiàng)為量測(cè)誤差分量，其中的上標(biāo)表示不同的電網(wǎng)斷面，假定一共選取n個(gè)電網(wǎng)斷面；下標(biāo)表示不同的圈基，假定一個(gè)電網(wǎng)中有m個(gè)圈基；右邊項(xiàng)中的1和m分別表示第一個(gè)圈基支路集合和第m個(gè)圈基支路集合，右邊項(xiàng)中的上標(biāo)n表示第n個(gè)電網(wǎng)斷面，其中Pij、Vi、Vj和xij分別為線(xiàn)路或變壓器的有功量測(cè)、一端電壓量測(cè)、另一端電壓量測(cè)和電抗參數(shù)；第五步如果秩增加了，則將圈基所對(duì)應(yīng)的環(huán)路量測(cè)方程加入到相同圈基組對(duì)應(yīng)的環(huán)路量測(cè)方程組中，聯(lián)立形成新的環(huán)路量測(cè)方程組；第六步如果秩未增加，即沒(méi)有一個(gè)環(huán)路量測(cè)方程組的秩在考慮SCADA新斷面后得到增加，則再獲取SCADA下一個(gè)新的斷面，重新開(kāi)始，轉(zhuǎn)入第一步；第七步如果有一個(gè)環(huán)路量測(cè)方程組的秩增加了，則繼續(xù)判斷該環(huán)路量測(cè)方程組的秩是否為滿(mǎn)秩減一，這是由SCADA斷面提供的環(huán)路量測(cè)方程組所能達(dá)到的最大秩；如果還沒(méi)能達(dá)到滿(mǎn)秩減一，則需要轉(zhuǎn)入第一步，繼續(xù)獲取新的SCADA斷面，直到達(dá)到滿(mǎn)秩減一；第八步如果已經(jīng)達(dá)到滿(mǎn)秩減一，則將該圈基組所包含節(jié)點(diǎn)的PMU量測(cè)考慮進(jìn)來(lái)，形成支路量測(cè)方程(式(2))，并和該圈基組對(duì)應(yīng)的環(huán)路量測(cè)方程組(式(1))聯(lián)立，準(zhǔn)備對(duì)相應(yīng)的支路電抗值進(jìn)行估計(jì)求解；支路量測(cè)方程組 式(2)式中θij即節(jié)點(diǎn)i和j之間的PMU角度差量測(cè)值，γ為角度差量測(cè)誤差，Γ為節(jié)點(diǎn)i和j之間支路路徑集合，m和n分別表示支路兩端的節(jié)點(diǎn)號(hào)；對(duì)于輸電網(wǎng)中輻射型支路，需要在其兩端分別配置一個(gè)同步相量測(cè)量單元PMU測(cè)點(diǎn)以便估計(jì)出電抗參數(shù)；對(duì)于環(huán)網(wǎng)支路，需要根據(jù)圈基組的分布及數(shù)量來(lái)決定PMU測(cè)點(diǎn)的配置，必須確保每一個(gè)圈基組內(nèi)至少有一條支路其兩端配置有PMU測(cè)點(diǎn)；第九步在求解時(shí)，為增加估計(jì)冗余度，從該圈基組所對(duì)應(yīng)的備用方程組中獲取少量的方程一起聯(lián)立求解；第十步如果仍然有未求解的圈基組，則轉(zhuǎn)入第一步；繼續(xù)獲取SCADA新的斷面，直到所有圈基組的支路電抗參數(shù)都被估計(jì)求解。
2、由權(quán)利要求1所述的調(diào)度能量管理系統(tǒng)中輸電網(wǎng)電抗參數(shù)估計(jì)方法，其特征是 估計(jì)求解的方法使用加權(quán)最小絕對(duì)值法，其估計(jì)模型是<formula>formula see original document page 3</formula>式(3)式中V和^分別表示環(huán)路量測(cè)方程(式(1))和支路量測(cè)方程(式(2))中的誤差分量，其數(shù)量分別為mxM個(gè)和yt個(gè)，w為相應(yīng)誤差分量的權(quán)系數(shù)，默認(rèn)情況下都取為 1;環(huán)路量測(cè)方程誤差分量的上標(biāo)表示不同的電網(wǎng)斷面，假定一共選取"個(gè)電網(wǎng)斷面； 下標(biāo)表示不同的圈基，假定電網(wǎng)中有w個(gè)圈基。
3、 由權(quán)利要求1所述的調(diào)度能量管理系統(tǒng)中輸電網(wǎng)電抗參數(shù)估計(jì)方法，其特征是 估計(jì)方程組由支路量測(cè)方程組(權(quán)利要求2中的式(1))和環(huán)路量測(cè)方程組(權(quán)利要求 3中的式(2))共同構(gòu)成，對(duì)電抗參數(shù)完全可觀(guān)測(cè)，不使用原有的電抗參數(shù)；由于是完全估計(jì)，因此不需要進(jìn)行壞參數(shù)的位置辨識(shí)。
4、 由權(quán)利要求1所述的調(diào)度能量管理系統(tǒng)中輸電網(wǎng)電抗參數(shù)估計(jì)方法，其特征是選取SCADA時(shí)間斷面時(shí)要選取系統(tǒng)運(yùn)行方式發(fā)生變化的時(shí)間斷面，這樣建立的環(huán)路量 測(cè)方程加入到相同圈基組對(duì)應(yīng)的環(huán)路量測(cè)方程組才能增加方程組的秩。
全文摘要
調(diào)度能量管理系統(tǒng)中輸電網(wǎng)電抗參數(shù)估計(jì)方法，1調(diào)度能量管理系統(tǒng)中輸電網(wǎng)電抗參數(shù)估計(jì)從獲取某一時(shí)刻的SCADA的信息輸出斷面開(kāi)始；2在獲取SCADA系統(tǒng)信息輸出的一個(gè)新斷面后，需要進(jìn)行遙測(cè)遙信的預(yù)辨識(shí)處理，從邏輯上判斷所獲取斷面的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性；3根據(jù)該SCADA系統(tǒng)每一個(gè)斷面中電網(wǎng)開(kāi)關(guān)刀閘狀態(tài)拓?fù)渌阉鳎筛鳘?dú)立回路和圈基組；4每個(gè)圈基對(duì)應(yīng)寫(xiě)出一環(huán)路量測(cè)方程，一個(gè)圈基組就對(duì)應(yīng)一組環(huán)路量測(cè)方程；5如果秩增加，則將圈基所對(duì)應(yīng)的環(huán)路量測(cè)方程加入到相同圈基組對(duì)應(yīng)的環(huán)路量測(cè)方程組中；如果仍然有未求解的圈基組，則轉(zhuǎn)入1；繼續(xù)獲取SCADA新的斷面，直到所有圈基組的支路電抗參數(shù)都被估計(jì)求解。
文檔編號(hào)H02J3/00GK101505059SQ200910025720
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
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