一种用于SCADA系统上线路估计值改进方法和系统与流程

本发明涉及电网参数估算
技术领域：
，尤其涉及一种用于SCADA系统上线路估计值改进方法和系统。
背景技术：
：现代能量管理系统(EnergyManagementSystem，简称EMS)是利用电网参数与所采集到的电网实时信息进行分析、评估和决策，而其之中的一个重要功能就包括状态估计。由于没有实测数据，使得EMS通常采用电网参数的理论值或经验值进行计算，但是存在种种原因造成这些参数常常得不到及时和正确的维护，从而导致参数错误成为长期困扰EMS实用化的一个难题，严重降低状态估计在局部区域的计算精度，并造成EMS后续高级分析和决策结果不符合实际情况，进一步影响EMS的实用化水平。为了取得满意及精确的状态量估计值，有两个条件是必需的：第一、量测量不仅在数量上而且在精确度上要满足估计的要求；第二、估计对象即网络模型必须是准确的。但是，由于网络模型的复杂性，即不仅包括网络拓扑结构，还包括网络参数模型，而且参数模型又可以分为线路导纳、并联电容、变压器抽头位置和移相器的角度等，因此在EMS的状态估计过程中，存在两个方面的因素影响估计结果的准确性：一方面、网络模型的拓扑结构虽然是己知的，但或多或少也存在着一些误差；另一方面、网络参数存在不同的误差(如因缺少实测参数量而直接采用设计参数或参数量测量条件与实际运行条件差别较大，使给定的参数值与实际运行中的元件参数有差别；又如实际运行中的元件参数因改线、改建，或因环境变化等原因而发生了变化，但数据库中相对应的元件的参数却未得到及时的更新；又如调度中心对运行中的自动调压变压器的分接头位置掌握的不确切等等)，这些都将导致状态估计的性能大幅下降，直接影响后续软件的分析功能，甚至会导致EMS发出有害的控制动作，影响电力系统的正常安全运行。而不同的参数错误对于状态估计的影响也是各不相同的。鉴于SCADA系统广泛应用于电力系统中，可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能，即如"四遥"功能、RTU(远程终端单元)、FTU(馈线终端单元)等，在现今的变电站综合自动化建设中起了相当重要的作用，因此基于SCADA系统在EMS进行状态估计是非常有必要的。然而，目前基于SCADA系统的线路参数估计是通过方程冗余度来进行参数估计，存在难以衡量估计精度以及不同线路的参数估计结果相互影响的问题。同时，线路参数的错误主要是由网络拓扑的错误和元件参数的变化引起的，并且网络拓扑的错误对应于一个大的参数错误(如遥信由合闸变至断开，则对应于元件导纳值由额定参数变至零)。而且，以往的相关研究中并未按不同电压等级进行讨论并加以区分。因此，有必要利用这个特点可以将由电力系统网络拓扑错误与参数错误结合一起进行估计，并按不同电压等级加以区分。技术实现要素：本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种用于SCADA系统上线路估计值改进方法和系统，能同时修正网络拓扑错误与参数错误来改进SCADA系统的估算值并按不同电压等级加以区别，具有较强的理论基础和较高的工程实用价值。为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于SCADA系统上线路估计值改进方法，所述方法包括：a、获取当前电网拓扑结构下SCADA实测数据，并根据所述获取到的SCADA实测数据，得到所述当前电网拓扑结构中各线路阻抗，且进一步以所述得到的各线路阻抗分别为估算参数对各线路进行估算，计算出各线路估计值；其中，所述SCADA实测数据是通过SCADA实测所述当前电网拓扑结构中各节点电压和相位以及各线路功率而获得的；b、确定所述当前电网拓扑结构中各线路电压等级，并根据所述确定的各线路电压等级，调整各线路首末端电压标幺值，且根据所述计算出的各线路估计值以及所述调整后的各线路首末端电压标幺值，修正各线路阻抗，进一步将所述修正后的各线路阻抗再次分别设为估算参数后重新对各线路进行估算，得到各线路重新估算后的估计值。其中，所述步骤a具体包括：确定当前电网拓扑结构的节点及线路，并通过SCADA实测得到各节点电压幅值、各节点电压相位值、各线路首末端有功功率和各线路首末端无功功率；根据所述实测得到的各节点电压幅值、各节点电压相位值、各线路首末端有功功率及各线路首末端无功功率，计算出各线路阻抗，并以所述计算出的各线路阻抗分别为估算参数，计算出各线路相位估计值、各线路首末端有功功率估计值和各线路首末端无功功率估计值。其中，所述步骤b具体包括：根据所述SCADA实测得到各节点电压幅值，确定各线路首末端电压标幺值，并根据各线路电压等级，调整各线路首末端电压标幺值；其中，所述电压等级包括110kV、220kV和500kV；当确定某一线路电压等级为110kV或220kV时，将所确定电压等级为110kV或220kV对应线路首末端电压标幺值保持不变；当确定某一线路电压等级为500kV时，将所确定电压等级为500kV对应线路首末端电压标幺值均设置为1；根据所述调整后的各线路首末端电压标幺值以及所述计算出的各线路相位估计值、各线路首末端有功功率估计值和各线路首末端无功功率估计值，得到各线路电抗调整量及其对应的电纳调整量；根据所述得到的各线路电抗调整量及其对应的电纳调整量和所述计算出的线路阻抗，修正各线路阻抗，并将所述修正后的各线路阻抗分别再次作为估算参数，得到各线路修正后的相位估计值、各线路修正后的首末端有功功率估计值和各线路修正后的首末端无功功率估计值。本发明实施例还提供了一种用于SCADA系统上线路估计值改进系统，所述系统包括：线路一次估算单元，用于获取当前电网拓扑结构下SCADA实测数据，并根据所述获取到的SCADA实测数据，得到所述当前电网拓扑结构中各线路阻抗，且进一步以所述得到的各线路阻抗分别为估算参数对各线路进行估算，计算出各线路估计值；其中，所述SCADA实测数据是通过SCADA实测所述当前电网拓扑结构中各节点电压和相位以及各线路功率而获得的；线路重新估算单元，用于确定所述当前电网拓扑结构中各线路电压等级，并根据所述确定的各线路电压等级，调整各线路首末端电压标幺值，且根据所述计算出的各线路估计值以及所述调整后的各线路首末端电压标幺值，修正各线路阻抗，进一步将所述修正后的各线路阻抗再次分别设为估算参数后重新对各线路进行估算，得到各线路重新估算后的估计值。其中，所述线路一次估算单元包括：数据获取模块，用于确定当前电网拓扑结构的节点及线路，并通过SCADA实测得到各节点电压幅值、各节点电压相位值、各线路首末端有功功率和各线路首末端无功功率；线路一次估算模块，用于根据所述实测得到的各节点电压幅值、各节点电压相位值、各线路首末端有功功率及各线路首末端无功功率，计算出各线路阻抗，并以所述计算出的各线路阻抗分别为估算参数，计算出各线路相位估计值、各线路首末端有功功率估计值和各线路首末端无功功率估计值。其中，所述线路重新估算单元包括：电压区分调整模块，用于根据所述SCADA实测得到各节点电压幅值，确定各线路首末端电压标幺值，并根据各线路电压等级，调整各线路首末端电压标幺值；其中，所述电压等级包括110kV、220kV和500kV；当确定某一线路电压等级为110kV或220kV时，将所确定电压等级为110kV或220kV对应线路首末端电压标幺值保持不变；当确定某一线路电压等级为500kV时，将所确定电压等级为500kV对应线路首末端电压标幺值均设置为1；调整量获取模块，用于根据所述调整后的各线路首末端电压标幺值以及所述计算出的各线路相位估计值、各线路首末端有功功率估计值和各线路首末端无功功率估计值，得到各线路电抗调整量及其对应的电纳调整量；线路重新估算模块，用于根据所述得到的各线路电抗调整量及其对应的电纳调整量和所述计算出的线路阻抗，修正各线路阻抗，并将所述修正后的各线路阻抗分别再次作为估算参数，得到各线路修正后的相位估计值、各线路修正后的首末端有功功率估计值和各线路修正后的首末端无功功率估计值。实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明实施例基于SCADA实测数据对线路阻抗进行修正，结合元件参数(如各节点电压幅值和相位值)和线路参数(如线路首末端有功功率和无功功率)来改进线路估计值，按不同电压等级加以区别(如110kV、220kV和500kV)，从而降低了参数的冗余度，克服了不同线路的参数估计结果之间的相互影响，提高了估计精度，具有较强的理论基础和较高的工程实用价值。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。图1为本发明实施例提供的一种用于SCADA系统上线路估计值改进方法的流程图；图2为本发明实施例提供的一种用于SCADA系统上线路估计值改进方法中电网拓扑结构的应用场景图；图3为本发明实施例提供的一种用于SCADA系统上线路估计值改进系统的结构示意图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。如图1所示，为本发明实施例中，提供的一种用于SCADA系统上线路估计值改进方法，所述方法包括：步骤S1、获取当前电网拓扑结构下SCADA实测数据，并根据所述获取到的SCADA实测数据，得到所述当前电网拓扑结构中各线路阻抗，且进一步以所述得到的各线路阻抗分别为估算参数对各线路进行估算，计算出各线路估计值；其中，所述SCADA实测数据是通过SCADA实测所述当前电网拓扑结构中各节点电压和相位以及各线路功率而获得的；具体过程为，确定当前电网拓扑结构的节点及线路，并通过SCADA实测得到各节点电压幅值、各节点电压相位值、各线路首末端有功功率和各线路首末端无功功率；根据实测得到的各节点电压幅值、各节点电压相位值、各线路首末端有功功率及各线路首末端无功功率，计算出各线路阻抗，并以计算出的各线路阻抗分别为估算参数，计算出各线路相位估计值、各线路首末端有功功率估计值和各线路首末端无功功率估计值。步骤S2、确定所述当前电网拓扑结构中各线路电压等级，并根据所述确定的各线路电压等级，调整各线路首末端电压标幺值，且根据所述计算出的各线路估计值以及所述调整后的各线路首末端电压标幺值，修正各线路阻抗，进一步将所述修正后的各线路阻抗再次分别设为估算参数后重新对各线路进行估算，得到各线路重新估算后的估计值。具体过程为，根据SCADA实测得到各节点电压幅值，确定各线路首末端电压标幺值，并根据各线路电压等级，调整各线路首末端电压标幺值；其中，电压等级包括110kV、220kV和500kV；当确定某一线路电压等级为110kV或220kV时，将所确定电压等级为110kV或220kV对应线路首末端电压标幺值保持不变；当确定某一线路电压等级为500kV时，将所确定电压等级为500kV对应线路首末端电压标幺值均设置为1；根据调整后的各线路首末端电压标幺值以及计算出的各线路相位估计值、各线路首末端有功功率估计值和各线路首末端无功功率估计值，得到各线路电抗调整量及其对应的电纳调整量；根据得到的各线路电抗调整量及其对应的电纳调整量和计算出的线路阻抗，修正各线路阻抗，并将修正后的各线路阻抗分别再次作为估算参数，得到各线路修正后的相位估计值、各线路修正后的首末端有功功率估计值和各线路修正后的首末端无功功率估计值。在本发明实施例中，假定状态估计结果中相位估计值、首末端有功功率和首末端无功功率的偏差量均是由于线路阻抗参数(电抗和电纳)引起，为了消除偏差量对状态估计结果的影响，需要对采用的线路阻抗参数进行调整。首先，对于220kV和110kV线路，采用公式(1)和(2)计算电抗调整量和电纳调整量，具体如下：式(1)和(2)中，和分别为220kV线路ij的电导、电纳调整量；和分别为110kV线路ij的电导、电纳调整量；vi,vj为线路ij首末端节点电压标幺值；θij为线路ij首末端节点电压相位差；ΔPij、ΔPji、ΔQij、ΔQji的表达式如下：式(3)中，和分别为线路ij首、末端有功功率量测值；和分别为线路ij首、末端无功功率量测值；和分别为线路ij首、末端有功功率估计值；和分别为线路ij首、末端无功功率估计值。其次，对于500kV线路，由于电压等级高，各节点电压标幺值均接近于1且差别不大，因而在公式(1)和(2)中取vi＝vj＝1，采用公式(4)和(5)计算调整量，具体如下：式(4)和(5)中，和分别为500kV线路ij的电导、电纳调整量；θij为线路ij两端节点电压相位差；ΔPij、ΔPji、ΔQij、ΔQji的表达式与式(3)相同。在本发明实施例中，采用公式(6)对各线路原有阻抗进行修正计算，计算得到修正后的各线路阻抗，具体如下：式(6)中，为线路ij修正后的阻抗，Zij为线路ij原有阻抗，Δgij为通过式(1)或式(4)计算出的线路ij电导调整量，Δbij为通过式(2)或式(5)计算出的线路ij电纳调整量。如图2所示，采用IEEE3机9节点标准系统对本发明实施例中的一种用于SCADA系统上线路估计值改进方法的应用场景做进一步说明，具体以线路4-5为例进行说明：第一步、通过RTU获得的相关SCADA实测数据如下表1所示：表1：测点P45Q45P54Q54V4V5量测值(p.u.)0.307283-0.0058590.3055470.1368800.98700.9755应当说明的是，量测值(p.u.)都是相应实测数据转换后的标幺值。通过表1的相关数据，可以计算出线路4-5的在数据库中的阻抗为Z45＝(0.005+j0.138)Ω，并利用该线路4-5阻抗为估算参数进行状态估计，状态估计后得到线路4-5的线路潮流及相角，即线路4-5线路相位估计值、线路4-5首末端有功功率估计值和线路4-5首末端无功功率估计值，具体如下表2所示：表2测点P’45Q’45P’54Q’54θ45估计值(p.u.)0.2866080.0023890.2861540.1418992.3322偏差率(％)6.74139.966.353.65——此时，偏差率是通过表2的估计值和表1的量测值计算出来的。第二步、计算线路4-5阻抗参数(电抗和电纳)调整量，步骤如下：确定线路4-5的电压等级为110kV，求估计前后线路潮流偏差量，ΔP45＝0.307283-0.286608＝0.0207，ΔQ45＝-0.005859-0.002389＝-0.0082，ΔP54＝0.305547-0.286154＝0.0194，ΔQ54＝0.136880-0.141899＝-0.0050；并将线路潮流偏差量带入公式(1)和(2)中，求得Δg45＝1.5995，Δb45＝-3.1508；第三步、根据公式(6)，修正线路4-5阻抗，即Z/45＝1/(1/Z45+Δg45+Δb45)＝(0.0167+j0.0933)Ω；此时采用估计后的参数Z/45进行估计可得，具体如下表3所示：表3测点P”45Q”45P”54Q”54θ45估计值(p.u.)0.306670-0.0056010.3049710.1370341.6321偏差率(％)0.24.40.190.11——由此可见，修正阻抗参数后，状态估计准确性可显著提高。如图3所示，为本发明实施例中，提供的一种用于SCADA系统上线路估计值改进系统，所述系统包括：线路一次估算单元110，用于获取当前电网拓扑结构下SCADA实测数据，并根据所述获取到的SCADA实测数据，得到所述当前电网拓扑结构中各线路阻抗，且进一步以所述得到的各线路阻抗分别为估算参数对各线路进行估算，计算出各线路估计值；其中，所述SCADA实测数据是通过SCADA实测所述当前电网拓扑结构中各节点电压和相位以及各线路功率而获得的；线路重新估算单元120，用于确定所述当前电网拓扑结构中各线路电压等级，并根据所述确定的各线路电压等级，调整各线路首末端电压标幺值，且根据所述计算出的各线路估计值以及所述调整后的各线路首末端电压标幺值，修正各线路阻抗，进一步将所述修正后的各线路阻抗再次分别设为估算参数后重新对各线路进行估算，得到各线路重新估算后的估计值。其中，所述线路一次估算单元110包括：数据获取模块1101，用于确定当前电网拓扑结构的节点及线路，并通过SCADA实测得到各节点电压幅值、各节点电压相位值、各线路首末端有功功率和各线路首末端无功功率；线路一次估算模块1102，用于根据所述实测得到的各节点电压幅值、各节点电压相位值、各线路首末端有功功率及各线路首末端无功功率，计算出各线路阻抗，并以所述计算出的各线路阻抗分别为估算参数，计算出各线路相位估计值、各线路首末端有功功率估计值和各线路首末端无功功率估计值。其中，所述线路重新估算单元120包括：电压区分调整模块1201，用于根据所述SCADA实测得到各节点电压幅值，确定各线路首末端电压标幺值，并根据各线路电压等级，调整各线路首末端电压标幺值；其中，所述电压等级包括110kV、220kV和500kV；当确定某一线路电压等级为110kV或220kV时，将所确定电压等级为110kV或220kV对应线路首末端电压标幺值保持不变；当确定某一线路电压等级为500kV时，将所确定电压等级为500kV对应线路首末端电压标幺值均设置为1；调整量获取模块1202，用于根据所述调整后的各线路首末端电压标幺值以及所述计算出的各线路相位估计值、各线路首末端有功功率估计值和各线路首末端无功功率估计值，得到各线路电抗调整量及其对应的电纳调整量；线路重新估算模块1203，用于根据所述得到的各线路电抗调整量及其对应的电纳调整量和所述计算出的线路阻抗，修正各线路阻抗，并将所述修正后的各线路阻抗分别再次作为估算参数，得到各线路修正后的相位估计值、各线路修正后的首末端有功功率估计值和各线路修正后的首末端无功功率估计值。实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明实施例基于SCADA实测数据对线路阻抗进行修正，结合元件参数(如各节点电压幅值和相位值)和线路参数(如线路首末端有功功率和无功功率)来改进线路估计值，按不同电压等级加以区别(如110kV、220kV和500kV)，从而降低了参数的冗余度，克服了不同线路的参数估计结果之间的相互影响，提高了估计精度，具有较强的理论基础和较高的工程实用价值。值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个系统单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。当前第1页1 2 3