一种超高压输电环网的线路参数辨识方法及系统与流程
本发明涉及电力系统计算领域，具体涉及一种超高压输电环网的线路参数辨识方法及系统。
背景技术：
随着交直流混联电网的建成，电网呈现规模巨大，网络运行特性复杂，电网调控难度较大的现象，在线应用发挥着更为基础性关键作用。线路参数作为在线应用的模型基础，其准确性直接影响网络分析及辅助决策的可信度。目前调度自动化系统线路参数采用全年无修正固定值(实测值或铭牌参数值)以供在线应用使用。
目前，调度系统自动化处使用在线参数，方式处、保护处使用实测报告给出的离线参数，但随着设备运行环境、载流量以及季节、时段、系统负荷运行水平等外部条件的变化，电网设备运行参数发生改变，而实际系统电网参数不会重新测量，即使电网参数发生偏移仍用离线参数。对保护处而言，由于故障测距计算基于基础的电网参数，这增加了故障测距产生大误差的风险。
技术实现要素：
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种超高压输电环网的线路参数辨识方法及系统。本发明利用不同场景下超高压输电环网中线路海量scada量测，通过输电环网线路参数在偏差范围内的参数组合，以环网环路平均压降最小为目标，采用统计分析方法辨识环网线路参数，实现线路参数的准确估计。
本发明提供的一种超高压输电环网的线路参数辨识方法，包括：
基于预先设定的场景获取所述场景对应的有效量测数据；
基于所述场景以及有效量测数据获得输电环网中各线路的电压降相量；
基于各线路的电压降相量，确定在所述场景中超高压输电环网线路的辨识结果。
优选的，所述基于所述场景以及有效量测数据获得输电环网中各线路的电压降相量，包括：
确定所述场景对应的输电环网中参数固定的线路；
基于输电环网中参数固定的线路搜索其余各线路对应的参数；
基于有效量测数据和所有线路的参数进行计算，得到所述场景下各线路的电压降相量。
优选的，所述确定所述场景对应的输电环网中参数固定的线路，包括：
基于广域测量系统，在所述场景下从超高压输电环网中筛选出具备双端pmu量测的线路；
根据电压相角差选取有效的双端pmu量测；
基于有效的pmu量测数据采用最小二乘法辨识线路参数，获得辨识参数；
基于线路一侧的pmu量测数据与辨识参数，估计线路另一侧的pmu量测量；
基于所述线路另一侧的pmu量测量与对应的pmu量测数据构成对比型评估指标；
对所有具备双端pmu量测的线路的评估指标进行排序，选取评价指标最小的线路作为所述场景下输电环网中参数固定的线路，并将所述线路对应的辨识参数作为输电环网在所述场景下的固定参数。
优选的，所述基于输电环网中参数固定的线路搜索其余各线路对应的参数，包括：
基于所述场景下输电环网参数固定的线路，按照设定的搜索空间通过枚举法确定输电环网线路参数组集；
基于所述线路参数组集生成输电环网中其余各线路对应的参数；
所述线路参数包括电阻、电抗和对地电纳。
优选的，所述有效量测数据的获取，包括：
在所述场景下选取超高压输电环网采集的量测数据；
采用箱型图法对所述场景下的量测数据进行检测，剔除不良量测数据；
所述量测数据包括有功功率、无功功率和电压。
优选的，所述在所述场景下选取超高压输电环网采集的量测数据，包括：
为所述场景构建一个场景量测数据集；
当所述场景为运行方式时，基于设定的运行方式选取输电环网的量测数据，并保存到对应的场景量测数据集；
当所述场景为季节时，基于四季的平均温度选取输电环网线路量测数据，并保存到对应的场景量测数据集；
当所述场景为电网的运行负载率时，基于设定的运行负载率选取输电环网线路量测数据，并保存到对应的场景量测数据集；
所述运行方式包括负荷高峰、负荷低谷和腰荷。
优选的，所述基于有效量测数据和所有线路的参数进行计算，得到所述场景下各线路的电压降相量，包括：
基于所述场景下有功功率、无功功率和电压的量测数据获得所述场景对应的线路末端电流；
基于所述场景对应的线路末端电流和参数获得线路阻抗线路电流；
基于所述线路阻抗线路电流和电压的量测数据获得线路首末两点的电压降相量。
优选的，所述电压降相量，按下式计算：
式中：
优选的，所述基于各线路的电压降相量，确定在所述场景中超高压输电环网线路的辨识结果，包括：
在所述场景下基于所有线路的电压降相量，根据环网电压相量降和为零的电气约束计算输电环网环路电压降之和；
按照环路平均电压降进行排序，采用统计分析方法计算分组参数最大值、最小值和方差；
选取方差最小的参数作为超高压输电环网线路的最终辨识结果。
优选的，所述电气约束，如下式所示：
式中：dui-1,i为环网线路(i-1,i)的电压降相量；n为环网节点数目。
优选的，所述场景按照电网运行方式、季节和电网运行负载率进行设定。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种超高压输电环网的线路参数辨识系统，包括：
获取模块，用于基于预先设定的场景获取所述场景对应的有效量测数据；
计算模块，用于基于所述场景以及有效量测数据获得输电环网中各线路的电压降相量；
结果模块，用于基于各线路的电压降相量，确定在所述场景中超高压输电环网线路的辨识结果。
优选的，所述计算模块，包括：
确定子模块，用于确定所述场景对应的输电环网中参数固定的线路；
获取子模块，用于基于输电环网中参数固定的线路搜索其余各线路对应的参数；
计算子模块，用于基于有效量测数据和所有线路的参数进行计算，得到所述场景下各线路的电压降相量。
优选的，所述确定子模块，包括：
筛选单元，用于基于广域测量系统，在所述场景下从超高压输电环网中筛选出具备双端pmu量测的线路；
选取单元，用于根据电压相角差选取有效的双端pmu量测；
获取辨识参数单元，用于基于有效的pmu量测数据采用最小二乘法辨识线路参数，获得辨识参数；
估计单元，用于基于线路一侧的pmu量测数据与辨识参数，估计线路另一侧的pmu量测量；
构成单元，用于基于所述线路另一侧的pmu量测量与对应的pmu量测数据构成对比型评估指标；
确定单元，用于对所有具备双端pmu量测的线路的评估指标进行排序，选取评价指标最小的线路作为所述场景下输电环网中参数固定的线路，并将所述线路对应的辨识参数作为输电环网在所述场景下的固定参数。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的技术方案，基于预先设定的场景获取所述场景对应的有效量测数据；基于所述场景以及有效量测数据获得输电环网中各线路的电压降相量；基于各线路的电压降相量，确定在所述场景中超高压输电环网线路的辨识结果。通过本发明提供的方法辅助调度运维人员提升电网中运行基础模型数据的整体质量，通过更新数据提高了基于线路量测数据进行计算的准确度。
本发明提供的技术方案，利用调度自动化系统存储的大量scada量测、pmu量测等多源历史数据，辨识不同运行工况、不同外部环境以及不同负载率场景下线路稳态参数，从而为电网运行分析提供更为可靠、更具参考意义的设备参数。
附图说明
图1为本发明中一种超高压输电环网的线路参数辨识方法流程图；
图2为本发明实施例中一种500kv输电环网线路参数辨识方法的具体流程图；
图3为本发明的箱形图法检测异常值的示意图；
图4为本发明的输电环网示意图结构示意图；
图5为本发明的输电线路参数辨识模型示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
实施例1
如图1所示，本发明提供的一种超高压输电环网的线路参数辨识方法，包括：
s1、基于预先设定的场景获取所述场景对应的有效量测数据；
s2、基于所述场景以及有效量测数据获得输电环网中各线路的电压降相量；
s3、基于各线路的电压降相量，确定在所述场景中超高压输电环网线路的辨识结果。
在本实施例中本发明以500kv网络为例进行介绍，如图2所示对本实施例中一种500kv输电环网的线路参数辨识方法进行具体解释，包括：
首先按照电网运行方式、季节、负载率等不同场景选取500kv输电环网采集的有功功率、无功功率和电压量测数据，采用箱型图法剔除不良量测数据；
其次基于pmu数据确定输电环网固定参数的线路；
然后基于有效的量测数据和搜索参数计算输电环网线路单线路电压降相量；
最后计算输电环网环路平均电压降，采用统计分析方法获得500kv输电环网线路的最终辨识结果。
(1)输电环网线路scada量测数据抽取和预处理
按照电网运行方式、季节、负载率等不同场景选取输电环网线路有功功率p、无功功率q和母线电压u量测数据，采用如图3所示箱形图检测异常值。具体如下：
1)依据负荷高峰、负荷低谷、腰荷对输电环网量测数据进行分类，建立不同运行方式场景对应的量测数据集；
2)依据春、夏、秋、冬不同季节环境平均温度选取输电环网线路量测数据，建立外部气象场景量测数据集；
3)依据电网运行负载率选取输电环网线路量测数据，建立线路运行场景量测数据集；
4)采用箱形图法对不同应用场景的有功功率、无功功率和母线电压不良量测数据进行检测，剔除不同运行场景量测坏数据。
(2)输电环网线路固定参数计算与选取
1)基于广域测量系统，从500kv输电环网中筛选出具备双端电源管理单元(phasormeasurementunit，pmu)量测的线路；
2)根据电压相角差判断双端pmu量测是否有效；
3)基于有效的pmu数据，采用最小二乘法辨识线路参数，获得辨识参数；
4)基于线路一侧的pmu量测数据与辨识参数，估计另一侧的pmu量测量，并与pmu量测值构成对比型评估指标。
5)对评估指标进行排序，选取最小指标对应的线路辨识参数作为输电环网固定参数。
(3)输电环网线路单线路电压降相量计算
1)选取步骤1给出的在不同场景下预处理后线路有效的有功功率p、无功功率q和母线电压u量测数据；
2)基于步骤2给出的在不同场景下输电环网固定参数的线路，对输电环网其余线路参数进行搜索组合，线路参数包括电阻、电抗和对地电纳，搜索空间限定在原参数值的正负20％区间，搜索步长为0.01，通过枚举法确定其余各线路对应的线路参数组集，基于线路参数组集形成输电环网每一条线路的参数。
3)依据上述有效量测数据和参数计算输电环网上每一条线路电压降相量
如图5所示，线路首末端两点电压相量差为：
式(1.1)中，
线路末端电流为
式(1.2)中，pij为线路ij上j端有功功率；qji为线路ij上j端无功功率；
线路阻抗线路j侧电流
式(1.3)中，yc为线路对地电纳。
将式(1.2)代入式(1.3)中：
将式(1.4)代入式(1.1)中可得：
取j侧电压相量
其中pji为线路ij上j端有功功率，方向为由j流向i为正，由i流向j为负；r为线路电阻；qji为线路ij上j端无功功率；uj为j端的母线电压幅值；yc为线路对地电纳；x为线路电抗。
(4)500kv输电环网线路参数辨识
如附图4所示，沿着500kv环形输电网所有线路，存在着电压降相量之和为0的电气约束，如式(1.7)所示，其中n为环网节点数目。
基于步骤3给出的单线路线路电压降相量结果，根据选定的运行方式、季节、负载率等不同场景，按照式(1.7)计算500kv输电环网环路电压降之和，按照环路平均电压降进行排序，采用统计分析方法计算分组参数最大值、最小值和方差，选取方差最小的为500kv输电环网线路的最终辨识结果。
实施例2
基于同一发明构思，本发明还提供了一种超高压输电环网的线路参数辨识系统，包括：
获取模块，用于基于预先设定的场景获取所述场景对应的有效量测数据；
计算模块，用于基于所述场景以及有效量测数据获得输电环网中各线路的电压降相量；
结果模块，用于基于各线路的电压降相量，确定在所述场景中超高压输电环网线路的辨识结果。
实施例中，所述计算模块，包括：
确定子模块，用于确定所述场景对应的输电环网中参数固定的线路；
获取子模块，用于基于输电环网中参数固定的线路搜索其余各线路对应的参数；
计算子模块，用于基于有效量测数据和所有线路的参数进行计算，得到所述场景下各线路的电压降相量。
实施例中，所述确定子模块，包括：
筛选单元，用于基于广域测量系统，在所述场景下从超高压输电环网中筛选出具备双端pmu量测的线路；
选取单元，用于根据电压相角差选取有效的双端pmu量测；
获取辨识参数单元，用于基于有效的pmu量测数据采用最小二乘法辨识线路参数，获得辨识参数；
估计单元，用于基于线路一侧的pmu量测数据与辨识参数，估计线路另一侧的pmu量测量；
构成单元，用于基于所述线路另一侧的pmu量测量与对应的pmu量测数据构成对比型评估指标；
确定单元，用于对所有具备双端pmu量测的线路的评估指标进行排序，选取评价指标最小的线路作为所述场景下输电环网中参数固定的线路，并将所述线路对应的辨识参数作为输电环网在所述场景下的固定参数。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
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