一种基于半参数平差模型的软dtr技术实现方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于半参数平差模型的软DTR技术实现方法，包括以下步骤S100、根据量测方程特点将状态变量进行解耦；S200、根据解耦后的状态变量，在连续时间段内，依据量测方程对输电线路两端电压和载流量进行的估计；S300、将步骤S200的载流量估计值作为已知量，输电线路电阻进行精细化估计；S400、已知步骤S300中电阻值序列，得到输电线路的温度轨迹；S500、以步骤S200和步骤S400获取输电线路载流及温度序列，估计出输电线路热平衡方程式中等效环境参数。本发明解决了量测数据中系统误差对估计结果精度的影响，提高了输电线路温度估计的有效性。
【专利说明】-种基于半参数平差模型的软DTR技术实现方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于半参数平差模型的软DTR技术实现方法，属于电力系统技术 领域。
【背景技术】
[0002] 我国东部地区土地资源利用日益紧张，提高常规输电导线允许温度，可以提高现 有常规线路的输送容量，有助于提高电网负荷高峰及N-I事故下的短时过负荷能力，可以 缓建或少建线路，也可降低新建线路的投资，社会和经济效益显著。因此，为减少新建输电 走廊，充分挖掘现有输电线路的技术潜力，提高输电线路载荷能力变得日益紧迫，其中动态 热定值技术，Dynamic Thermal Rating, DTR，受到广泛关注并得到实践应用。
[0003] 围绕热平衡方程原理展开的DTR实现，需获取输电线路温度及环境参数。目前，获 取以上参数方式可分为两种：一种是在输电线路延线配置相应的量测设备，直接通过测量 手段获取，另一种则通过已有的电气量测信息，采用估计方法间接得到，此种称之为软DTR 实现。前一种方式需要安装大量的量测设备，投资大，就目前情况，尚不具备经济可行性；后 者充分利用和挖掘现有的数据采集及监控系统数据，SCADA，可节省配置测量设备的费用， 具有良好的应用前景。然而，软DTR的核心技术在于连续时间段内对输电线路温度的有效 估计，实验数据表明，量测方程中仅考虑随机误差，直接采用最小二乘估计方法实现对输电 线路温度的跟踪时，当量测数据，尤其是有功功率观测值含有较大系统误差或粗差时，该模 型的求解会出现不稳定现象，表现为有功功率量测值出现微小波动，即会导致输电线路温 度解值的巨大变化。当温度估计解的误差远远超出工程接受范围时，将严重制约软DTR技 术的推广应用。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是为解决上述问题，提出了一种基于半参数平差模型的软DTR技 术实现方法，该方法改进对输电线路的温度估计，用以消除量测数据中较大粗差对解的影 响，从而提高输电线路温度估计的有效性，为软DTR技术的实践应用提供合理的解决方案。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0006] 一种基于半参数平差模型的软DTR技术实现方法，包括以下步骤：
[0007] S100、根据量测方程将状态变量进行解耦：第一部分为输电线路两端电压和流经 输电线路的载流，第二部分则仅有输电线路电阻；
[0008] S200、根据解耦后的状态变量，在连续时间段内，依据量测方程对第一部分状态变 量进行估计，即输电线路两端电压和流经阻抗支路的载流进行估计；
[0009] S300、将步骤S200的载流量估计值作为已知量，采用半参数平差模型对第二部分 状态变量，即输电线路电阻，进行精细化估计；
[0010] S400、已知步骤S300中电阻值序列，依据输电线路电阻与温度耦合关系，得到输 电线路的温度轨迹；
[0011] S500、以步骤S200和步骤S400获取输电线路载流及温度序列，估计出输电线路热 平衡方程式中等效环境参数。
[0012] 输电线路的等值模型为输电线路型等值电路，其中集中阻抗由电阻R和电抗X 组成，短距离输电线路可忽略电导，即导纳为Y = JBtl，其中Btl表示对地电纳。
[0013] 所述步骤SlOO中解耦后的状态变量分别为：
[0014] X1 = [V1 V2 Q1 9 2 I]T
[0015] x2 = [R] (1)
[0016] 其中，V V2分别为首末端电压幅值，0:、02分别为首末端电压相位，I为流经阻 抗支路的载流，R为输电线路的等效电阻。
[0017] 所述步骤S200对状态变量X1进行估计所采用的量测方程组为：
【权利要求】
1. 一种基于半参数平差模型的软DTR技术实现方法，其特征在于，包括以下步骤： S100、根据量测方程将状态变量进行解耦：第一部分为输电线路两端电压和流经输电 线路的载流，第二部分则仅有输电线路电阻； S200、根据解耦后的状态变量，在连续时间段内，依据量测方程对第一部分状态变量进 行估计，即输电线路两端电压和流经阻抗支路的载流进行估计； S300、将步骤S200的载流量估计值作为已知量，采用半参数平差模型对第二部分状态 变量，即输电线路电阻，进行精细化估计； S400、已知步骤S300中电阻值序列，依据输电线路电阻与温度耦合关系，得到输电线 路的温度轨迹； S500、以步骤S200和步骤S400获取输电线路载流及温度序列，估计出输电线路热平衡 方程式中等效环境参数；输电线路的等值模型为输电线路η型等值电路，其中集中阻抗由 电阻R和电抗X组成，短距离输电线路可忽略电导，即导纳为Y = jBc!，其中Bci表示对地电 纳；Pi、P2分别为输电线路支路1和支路2的有功功率成為分别为输电线路支路1和支路 2的无功功率； 所述步骤SlOO中解耦后的状态变量分别为： X1 = [V1 V2 Θ j θ 2 Ι]τ x2 = [R] 其中，'、V2分别为首末端电压幅值，θρ θ2分别为首末端电压相位，I为流经阻抗支 路的载流，R为输电线路的等效电阻。
2. 如权利要求1所述的一种基于半参数平差模型的软DTR技术实现方法，其特征在于， 所述步骤SlOO和步骤S200中的量测方程组为：
其中，Vlm、V2m分别为输电线路首末节点电压幅值量测；Ilm、I 2m分别为输电线路首末端 电流幅值量测；Pm = PJP2为输电线路有功功率损耗；Qm = QfQ2为输电线路无功功率损耗； V1. ·· V6为等效随机误差。
3. 如权利要求1所述的一种基于半参数平差模型的软DTR技术实现方法，其特征在于， 所述步骤SlOO中对状态变量解耦处理过程为： 将步骤SlOO中量测方程的0 = Θ「Θ 2)-(R2+X2) I2可写成
此公式为待估状态变量R与其它状态变量之间关联的唯一量测方程，定义 if + F/ - 2以/: c 〇 s蝌-& )=和，其中，δ V?0，由该表达式可知，对于一般地区电网的输 电线路，R受温度影响的产生的微小变化对I2的影响相对较小，通过该式的传递作用，R的 变化对电压状态变量的影响也相应减弱，即状态变量的估计可以进行解耦分步处理。
4. 如权利要求1所述的一种基于半参数平差模型的软DTR技术实现方法，其特征在于， 所述步骤S300中采用半参数平差模型对第二部分状态变量，即输电线路电阻y，进行精细 化估计的过程为： 第一步：参数初始化，设定L、A、η的噪声的相对效率目标设定值为η%.以及β的初 值β〇 ; 第二步：在初始化的条件下，结合对输电线路电阻估计采用的量测模型和半参数平差 模型，求解出最优解 第三步：在初始化的条件下，根据噪声的相对效率η的公式可求解出噪声的相对效率 实际计算 第四步：计算噪声的相对效率η的目标设定值Ibj与实际计算 < 的差异△ η ; 第五步：判断Δ η的绝对值的大小： 若Λ η的绝对值足够小，判断I Λ η I < ε n是否成立，若成立，则输出最优解若不 成立，则判断Λ η是否小于〇 ; 第六步：若Λ η是小于0,则平滑因子β设定为1.05倍的平滑因子，进入第二步，再 进行计算最优解若Λ η是不小于0,则平滑因子β设定为0. 99倍的平滑因子，进入第 二步，再进行计算最优解其中，ε n为收敛阀值，可取接近于0的正小数。
5. 如权利要求4所述的一种基于半参数平差模型的软DTR技术实现方法，其特征在于， 所述步骤S300中对输电线路电阻估计采用的量测模型为： L = Ay+s+v 式中，L= [AP1 AP2... ΛΡη]τ为连续时间段内可观测的输电线路有功功率损耗，系 数矩阵A = AVzgpl2 /22…/"2^其中元素为流经阻抗支路载流值的平方，y为待估计电阻 向量[R1 R2 ... Rn]T，s为未知的非随机参数向量；V为观测误差向量，服从分布N?（0，P)。
6. 如权利要求4所述的一种基于半参数平差模型的软DTR技术实现方法，其特征在于， 所述步骤S300中的半参数平差模型为： J = ντΡν+ β sTRs 式中，β为给定的正纯量因子，在极小化过中对^和s起平滑作用，因而又称平滑因子； R为正则化矩阵； 半参数平差模型公式结合对输电线路电阻估计采用的量测模型公式可知，未知量仅有 S和y，J是目标函数值，通过极小化J可得到S和y。
7. 如权利要求4所述的一种基于半参数平差模型的软DTR技术实现方法，其特征在于， 所述步骤S300中半参数平差模型，其平滑因子β采用信噪比效率法确定，噪声的相对效率 rI为：
〇
8. 如权利要求1所述的一种基于半参数平差模型的软DTR技术实现方法，其特征在于， 所述步骤S400中输电线路温度与电阻耦合关系式为：
其中，T为输电线路实际温度，单位为°C Jtl为厂家设定参考温度，单位为°c 为对应 参考温度的电阻，单位为Ω ;及为S300步骤中电阻的估计值；α为对应输电线路材料的温 度变化系数，单位为1/°C，对于铝，为α =〇. 0036,对于铜，α =〇.〇〇382。
9.如权利要求1所述的一种基于半参数平差模型的软DTR技术实现方法，其特征在于， 所述步骤S500中，输电线路热平衡方程式采用工程表达：
其中，= 耳(/)办/)]7表示待估计的时变参量矢量，为所述步骤S500中的等效 环境参数；其中，3为对应散热的拟和系数、4为对应载流弓丨起发热的拟和系数、·93为对应 综合影响的拟和系数，T和I分别为步骤S400中输电线路自身温度及步骤S200中的载流 值。
【文档编号】G06F19/00GK104392112SQ201410629690
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月10日 优先权日:2014年11月10日
【发明者】陈芳 申请人:济南大学