一种输电线路参数估计方法、系统及电力系统与流程

技术特征：

1.一种输电线路参数估计方法，其特征在于，包括：

通过多时段PMU，对输电线路两端的电压和电流进行采集，得到相应的电压相量和电流相量；

利用所述电压相量，相应地确定电压幅值相角向量的实际测量值，并利用所述电流相量和预先估计的目标系数矩阵，计算所述电压幅值相角向量的数学估算值；

计算所述实际测量值与所述数学估算值之间的残差绝对值，当该残差绝对值小于或等于预设残差阈值，则将所述目标系数矩阵确定为最优系数矩阵；

利用所述最优系数矩阵，估算输电线路上的串联阻抗和并联导纳。

2.根据权利要求1所述的输电线路参数估计方法，其特征在于，所述通过多时段PMU，对输电线路两端的电压和电流进行采集的过程，包括：

利用多时段PMU，在N个采集时段内对输电线路两端的电压和电流均分别进行N次采集，相应地得到N组电压相量和N组电流相量，其中，N为大于1的整数，每组电压相量均包括与所述输电线路两端对应的两个电压相量，每组电流相量均包括与所述输电线路两端对应的两个电流相量。

3.根据权利要求2所述的输电线路参数估计方法，其特征在于，所述利用所述电压相量，相应地确定电压幅值相角向量的实际测量值的过程，包括：

利用所述N个采集时段中任一采集时段所对应的一组电压相量，相应地确定与该采集时段所对应的电压幅值相角向量的实际测量值；其中，任一采集时段所对应的电压幅值相角向量的实际测量值为：

$C_{\left(k\right)}={\left[\begin{array}{cccc}rel\left({\stackrel{\·}{V}}_{1\left(k\right)}\right)& imag\left({\stackrel{\·}{V}}_{1\left(k\right)}\right)& rel\left({\stackrel{\·}{V}}_{2\left(k\right)}\right)& imag\left({\stackrel{\·}{V}}_{2\left(k\right)}\right)\end{array}\right]}^T;$

式中，k∈{1,2,3,...,N}，和表示任一组电压相量中的两个电压相量，符号rel表示相量的实部，符号imag表示相量的虚部。

4.根据权利要求3所述的输电线路参数估计方法，其特征在于，所述计算所述实际测量值与所述数学估算值之间的残差绝对值，当该残差绝对值小于或等于预设残差阈值，则将所述目标系数矩阵确定为最优系数矩阵的过程，包括：

步骤S41：将所述N个采集时段确定为当前有效的采集时段集；

步骤S42：计算当前有效的采集时段集中每一采集时段所对应的实际测量值和与该采集时段所对应的数学估算值之间的残差绝对值；

步骤S43：按照残差绝对值从大到小的顺序，相应地对当前有效的采集时段集中所有采集时段进行排序，得到排序后的采集时段集；

步骤S44：判断排序后的采集时段集中排在首位的采集时段所对应的残差绝对值是否小于或等于所述预设残差阈值，如果是，则将排序后的采集时段集对应的目标系数矩阵确定为最优系数矩阵，并结束，如果否，则进入步骤S45；

步骤S45：判定排在首位的采集时段内所采集到的电压相量和电流相量中存在无效数据，从排序后的采集时段集中剔除排在首位的采集时段，将剔除后剩下的所有采集时段确定为当前有效的采集时段集，并进入所述步骤S42。

5.根据权利要求4所述的输电线路参数估计方法，其特征在于，所述目标系数矩阵的估计过程，包括：

步骤S51：设当前有效的采集时段集中包括M个采集时段，其中，M为不大于N的正整数；

步骤S52：利用所述M个采集时段中任一采集时段所对应的一组电流相量和待估计系数矩阵，确定与该采集时段所对应的电压幅值相角向量的估算表达式，其中，该估算表达式为：

$A_{\left(i\right)}X=\left[\begin{array}{cccc}{e}_{1\left(i\right)}& -f_{1\left(i\right)}& e_{2\left(i\right)}& -f_{2\left(i\right)}\\ f_{1\left(i\right)}& e_{1\left(i\right)}& f_{2\left(i\right)}& e_{2\left(i\right)}\\ e_{2\left(i\right)}& -f_{2\left(i\right)}& e_{1\left(i\right)}& -f_{1\left(i\right)}\\ f_{2\left(i\right)}& e_{2\left(i\right)}& f_{1\left(i\right)}& e_{1\left(i\right)}\end{array}\right]X;$

式中，i∈{1,2,3,...,M}，A_(i)表示根据任一采集时段所对应的一组电流相量确定的测量偏导矩阵，e_1(i)为的实部，f_1(i)为的虚部，e_2(i)为的实部，f_2(i)为的虚部，和表示任一采集时段所对应的一组电流相量中的两个电流相量，X表示与当前有效的采集时段集对应的待估计系数矩阵，其中，X＝[a₁ b₁ a₂ b₂]^T，a₁和b₁分别为复数P的实部和虚部，a₂和b₂分别表示复数Q的实部和虚部；

步骤S53：利用所述M个采集时段中任一采集时段所对应的实际测量值和估算表达式，构造目标函数；其中，所述目标函数为：

$min\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{(A_{\left(i\right)}X-C_{\left(i\right)})}^{T}W(A_{\left(i\right)}X-C_{\left(i\right)});$

式中，i∈{1,2,3,...,M}，C_(i)表示所述M个采集时段中任一采集时段所对应的电压幅值相角向量的实际测量值，W为与设备测量精度相关的对角矩阵；

步骤S54：利用所述目标函数，对与当前有效的采集时段集对应的待估计系数矩阵进行估算，得到与当前有效的采集时段集对应的目标系数矩阵；其中，所述目标系数矩阵的表达式为：

$\stackrel{\‾}{X}={\left(D\right)}^{-1}H;$

式中，

6.根据权利要求5所述的输电线路参数估计方法，其特征在于，对角矩阵W的第t个对角元素为w_tt＝1/σ_t²，其中，σ_t²表示第t个测量值所对应设备的测量方差。

7.根据权利要求6所述的输电线路参数估计方法，其特征在于，所述预设残差阈值为：V_th＝[0.1 0.15 0.1 0.1]^T。

8.根据权利要求5至7任一项所述的输电线路参数估计方法，其特征在于，所述利用所述最优系数矩阵，估算输电线路上的串联阻抗和并联导纳的过程，包括：

根据所述最优系数矩阵，确定所述复数P的估计值和所述复数Q的估计值

利用所述估计值和所述估计值估算所述输电线路上的串联阻抗Z和并联导纳其中，

$Z=\frac{{\stackrel{\‾}{P}}^2-{\stackrel{\‾}{Q}}^2}{\stackrel{\‾}{Q}},Y=\frac{2}{\stackrel{\‾}{P}+\stackrel{\‾}{Q}}.$

9.一种输电线路参数估计系统，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于通过多时段PMU，对输电线路两端的电压和电流进行采集，得到相应的电压相量和电流相量；

向量实测值确定模块，用于利用所述电压相量，相应地确定电压幅值相角向量的实际测量值；

向量估算值计算模块，用于利用所述电流相量和预先估计的目标系数矩阵，计算所述电压幅值相角向量的数学估算值；

最优系数矩阵确定模块，用于计算所述实际测量值与所述数学估算值之间的残差绝对值，当该残差绝对值小于或等于预设残差阈值，则将所述目标系数矩阵确定为最优系数矩阵；

参数估计模块，用于利用所述最优系数矩阵，估算输电线路上的串联阻抗和并联导纳。

10.一种电力系统，其特征在于，包括如权利要求9所述的输电线路参数估计系统。