专利名称：调度能量管理系统中输电网电抗参数估计方法
技术领域：
本发明涉及一种电力系统电抗参数的估计放方法，适用于在调度能量管理系统中对 输电网中所有串联电抗参数的完全估计。
背景技术：
调度能量管理系统中各种高级应用软件如状态估计、调度员潮流、静态安全分析、 动态安全分析、最优潮流等等都要求给定的电网参数基本正确。电网设备参数基本都是 由典型值或设备送电前的测定值分别单独给出。由于电网中输电设备数量庞大，设备建 模参数录入时间跨度巨大，标幺值和有名值转换以及设备数据库管理等等各种原因，调 度中心数据库中的设备参数总会有或多或少的错误存在。这些参数错误会影响上述各类 高级应用软件的正确运行，严重时会造成调度中心高级应用软件无法实用化。因此需要 在调度中心开展输电网参数估计的工作。
过去，在电网中还没有PMU量测(相角测量单元量测Phasor Measurement Unit)
时，电网参数估计的方法仅仅依赖调度中心的SCADA量测(数据采集与监视控制系统 量湖!) Supervisory Control And Data Acquisition),可估计参数的数量较为有限。目前 参数辨识及估计的方法主要有基于增广状态量的方法[11、基于量测残差灵敏度的方法 [2~3l、基于增广量测量的方法[4~51、基于拉格朗日函数的辨识方法[6]、基于加权最小绝对 值的抗差估计方法m等等。目前，许多电网都装设了 PMU系统，参数估计的量测源可 将PMU量测考虑在内8，但目前参数估计方法对PMU的配置数量要求较高。这些参数 估计方法都假定电网只有少量参数错误，需要先进行参数辨识，找到电网中错误参数的 位置，再进行参数估计，参数估计过程中需要用到电网原有参数，无法实现参数的全估 计。实际上，在不能进行参数的全估计的情况下，错误参数的准确辨识是一件很困难的 事情，另外，在参数估计过程中使用原有参数很有可能造成估计结果出错。
为了能够在下面更为清楚地表述本发明，在此先介绍有关图论的两个基本概念圈 基和圈基组。图论中的圈基若对应于线性空间中的向量基，则线性空间中的其他向量都 可以由向量基线性表示；图论中的圈基若对应于线性方程组中的独立方程，则其他方程
都可以由独立方程线性表示。称有公共支路相连的圈基集合为一个圈基组，不同圈基组 之间没有共同的支路相连。不同的圈基组表现在方程组的系统矩阵上就是其相应的系数
是独立分块的。有关这些概念的详细介绍可以参看文献[9]的有关内容。有关搜索圈基的 详细过程可以参看文献[9]的192页。
背景技术：
参考文献-[l]于尔铿.电力系统状态估计.北京水利电力出版社.1985 [2W丄iu， F.Wu， S丄un. Estimation of Parameter Errors From Measurement Residuals
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为了对本发明作进一步说明，给出附图-图1为本发明实施案例的流程图；图2为本发明实施案例应用的系统示意图；图中1-35表示节点1-节点35;①-⑧表示圈基1-圈基8; 表示发电机； 示PMU安装点；參表示量测安装PMU的支路。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方法。一、给出实施样例中用于计算具体的环路量测方程、支路量测方程和总的估计模型在发明内容中给出的式(1)，式(2)和式(3)是用于理论介绍的物理方程，下面 将给出实施样例中具体应用时使用的环路量测方程组，支路量测方程组及估计模型。 1、环路量测方程组一J一l〃印i式(1)式中左边项为量测误差分量，其中的上标表示不同的电网断面，假定一共选取n 个电网断面。下标表示不同的圈基，假定电网中有w个圈基。右边项中的^1和拜分别 表示第一个圈基支路集合和第附个圈基支路集合，右边项中的上标"表示"个电网断面，其中A、 F,、 ^和 分别为线路(或变压器)的有功量测、 一端电压量测、另一端电压量测和电抗参数。2、 支路量测方程"IX"、/(已。-《 式(2)式中6^即节点/和/之间的PMU角度差量测值，7为角度差量测误差，r为节点/和y'之间支路路径集合，m和w分别表示支路两端的节点号。3、 基于加权最小绝对值估计方法所构造的估计模型min八式(3)式中V和/分别表示环路量测方程(式(1))和支路量测方程(式(2))中的误差分量，其数量分别为wx"个和yfc个，w为相应误差分量的权系数，默认情况下都取为 1。环路量测方程误差分量的上标表示不同的电网断面，假定一共选取w个电网断面。 下标表示不同的圈基，假定电网中有w个圈基。二、根据图1给出详细的实施步骤第一步调度能量管理系统中输电网电抗参数估计从获取一个SCADA断面开始， 系统SCADA有功和电压量测必须配置齐全。SCADA断面包括所有线路及变压器的支 路有功量测、母线节点电压量测以及开关刀闸的开合状态。第二步在获取一个新断面后，进行遥测遥信的预辨识处理，从逻辑上判断所获取断面的数据准确性。有关这一预处理的详细过程已有较多文献记载(如卢建刚，黄凯等，电网调度自动化信息分析考核系统，电力系统自动化.2006， 30 (23): 89~93)，此处不再详述。选取SCADA时间断面时要选取系统运行方式发生变化的时间断面，这样建立的环 路量测方程加入到相同圈基组对应的环路量测方程组才能增加方程组的秩。第三步根据该SCADA断面的开关刀闸状态进行拓扑搜索，生成圈基和圈基组。 有关如何搜索圈基的详细过程请参看文献[9]的192页。第四步每一个圈基可以对应写出一个环路量测方程(即式(1)中的一个方程)， 一个圈基组就对应一组环路量测方程。接下来需要判断新SCADA断面的圈基所对应的 环路量测方程是否增加了相同圈基组对应的环路量测方程组(即式(1))的秩。第五步如果秩增加了，则将圈基所对应的环路量测方程加入到相同圈基组对应的 环路量测方程组中，联立形成新的环路量测方程组。第六步如果秩未增加，则将圈基所对应的环路量测方程加入到相同圈基组对应的备用方程组中。备用方程在将来求解时可以被用来增加估计冗余度(也可以不使用)。如果没有一个环路量测方程组的秩在考虑新SCADA断面后得到增加，则再获取新的 SCADA断面，重新开始，转入第一步。第七步如果有一个环路量测方程组的秩增加了，则继续判断该环路量测方程组的 秩是否为满秩减一，这也是由SCADA断面提供的环路量测方程组所能达到的最大秩。如果还没能达到满秩减一，则需要转入第一步，继续获取新的SCADA断面，直到达到 满秩减一。第八步如果已经达到满秩减一，则可以将该圈基组所包含节点的PMU量测考虑进来，形成支路量测方程(式(2))，并和该圈基组对应的环路量测方程组(式(1))联立，准备对相应的支路电抗值进行估计求解。对于输电网中辐射型支路，需要在其两端分别配置一个PMU测点以便估计出电抗 参数。对于环网支路，需要根据圈基组的分布及数量来决定PMU测点的配置，必须确 保每一个圈基组内有一条支路其两端配置有PMU测点。第九步在求解时，为增加估计冗余度，可以从该圈基组所对应的备用方程组中获 取少量的方程一起联立求解。估计求解的方法使用加权最小绝对值法的估计模型，(即 式(3))，其具体的求解过程可参看该文章(郭伟，单渊达.基于原-对偶内点算法的 WLAV状态估计.电力系统自动化，1999， 23 (4): 32~35.)，此处不再详述。第十步如果仍然有未求解的圈基组，则转入第一步；继续获取新的SCADA断面，直到所有圈基组的支路电抗参数都被估计求解。 三、实施样例应用系统图的定义图2为本发明实施样例在New-England 39节点系统上应用示意图。假定该系统 SCADA量测配置齐全。该系统中的发变组支路(即一端带有发电机标志G的支路)都 是辐射型支路，需要在其两端配置PMU测点以便估计出电抗参数，为简化标注，图2 中省略了相应标注(本图中只标注环网支路的圈基，辐射形支路不进行标注。)其余支 路组成了环网。该系统的圈基数量为8个，图2中用带圆圈的数字标示了各个圈基的大 致位置。这8个圈基可以被分成3个圈基组。其中最大的圈基组由①、②、③、 、⑤ 和⑥号圈基组成，另两个圈基组分别由⑦号圈基和⑧号圈基构成。假定在系统中的16、 23、 26、 29四个节点上配置有PMU量测，在图2中以三角形标示出来，这4个PMU 测点已经能够分别为3个圈基组分别提供3个相角量测信息，其所经历的支路路径在图 中使用实心圆圈标示出来。从图2中可以看出，4个PMU测点已经是该系统3个圈基所有电抗参数满足可观测性的最小配置。
权利要求
1、调度能量管理系统中输电网电抗参数估计方法，其特征是第一步调度能量管理系统中输电网电抗参数估计从获取某一时刻的数据采集与监视控制系统SCADA的信息输出断面开始；SCADA系统的有功和电压量测必须配置齐全；第二步在获取SCADA系统信息输出的一个新断面后，需要进行遥测遥信的预辨识处理，从逻辑上判断所获取断面的数据准确性；第三步根据该SCADA系统信息输出的每一个断面中电网的开关刀闸状态进行拓扑搜索，生成称为圈基的各独立回路和圈基组；使用拓扑搜索的方法得到电网的全部圈基后，按照这些圈基是否有公共支路进行分组，称有公共支路相连的圈基集合为一个圈基组，不同圈基组之间没有共同的支路相连；由圈基列出对应的环路量测方程，不同的圈基组表现在方程组的系统矩阵上就是其相应的系数是独立分块的；第四步每一个圈基对应写出一个环路量测方程(式(1)中的一个方程)，一个圈基组就对应一组环路量测方程；接下来需要判断SCADA新断面的圈基所对应的环路量测方程是否增加了相同圈基组对应的环路量测方程组(式(1))的秩；环路量测方程组 式(1)式中左边项为量测误差分量，其中的上标表示不同的电网断面，假定一共选取n个电网断面；下标表示不同的圈基，假定一个电网中有m个圈基；右边项中的1和m分别表示第一个圈基支路集合和第m个圈基支路集合，右边项中的上标n表示第n个电网断面，其中Pij、Vi、Vj和xij分别为线路或变压器的有功量测、一端电压量测、另一端电压量测和电抗参数；第五步如果秩增加了，则将圈基所对应的环路量测方程加入到相同圈基组对应的环路量测方程组中，联立形成新的环路量测方程组；第六步如果秩未增加，即没有一个环路量测方程组的秩在考虑SCADA新断面后得到增加，则再获取SCADA下一个新的断面，重新开始，转入第一步；第七步如果有一个环路量测方程组的秩增加了，则继续判断该环路量测方程组的秩是否为满秩减一，这是由SCADA断面提供的环路量测方程组所能达到的最大秩；如果还没能达到满秩减一，则需要转入第一步，继续获取新的SCADA断面，直到达到满秩减一；第八步如果已经达到满秩减一，则将该圈基组所包含节点的PMU量测考虑进来，形成支路量测方程(式(2))，并和该圈基组对应的环路量测方程组(式(1))联立，准备对相应的支路电抗值进行估计求解；支路量测方程组 式(2)式中θij即节点i和j之间的PMU角度差量测值，γ为角度差量测误差，Γ为节点i和j之间支路路径集合，m和n分别表示支路两端的节点号；对于输电网中辐射型支路，需要在其两端分别配置一个同步相量测量单元PMU测点以便估计出电抗参数；对于环网支路，需要根据圈基组的分布及数量来决定PMU测点的配置，必须确保每一个圈基组内至少有一条支路其两端配置有PMU测点；第九步在求解时，为增加估计冗余度，从该圈基组所对应的备用方程组中获取少量的方程一起联立求解；第十步如果仍然有未求解的圈基组，则转入第一步；继续获取SCADA新的断面，直到所有圈基组的支路电抗参数都被估计求解。
2、由权利要求1所述的调度能量管理系统中输电网电抗参数估计方法，其特征是 估计求解的方法使用加权最小绝对值法，其估计模型是<formula>formula see original document page 3</formula>式(3)式中V和^分别表示环路量测方程(式(1))和支路量测方程(式(2))中的误差分量，其数量分别为mxM个和yt个，w为相应误差分量的权系数，默认情况下都取为 1;环路量测方程误差分量的上标表示不同的电网断面，假定一共选取"个电网断面； 下标表示不同的圈基，假定电网中有w个圈基。
3、 由权利要求1所述的调度能量管理系统中输电网电抗参数估计方法，其特征是 估计方程组由支路量测方程组(权利要求2中的式(1))和环路量测方程组(权利要求 3中的式(2))共同构成，对电抗参数完全可观测，不使用原有的电抗参数；由于是完全估计，因此不需要进行坏参数的位置辨识。
4、 由权利要求1所述的调度能量管理系统中输电网电抗参数估计方法，其特征是选取SCADA时间断面时要选取系统运行方式发生变化的时间断面，这样建立的环路量 测方程加入到相同圈基组对应的环路量测方程组才能增加方程组的秩。
全文摘要
调度能量管理系统中输电网电抗参数估计方法，1调度能量管理系统中输电网电抗参数估计从获取某一时刻的SCADA的信息输出断面开始；2在获取SCADA系统信息输出的一个新断面后，需要进行遥测遥信的预辨识处理，从逻辑上判断所获取断面的数据准确性；3根据该SCADA系统每一个断面中电网开关刀闸状态拓扑搜索，生成各独立回路和圈基组；4每个圈基对应写出一环路量测方程，一个圈基组就对应一组环路量测方程；5如果秩增加，则将圈基所对应的环路量测方程加入到相同圈基组对应的环路量测方程组中；如果仍然有未求解的圈基组，则转入1；继续获取SCADA新的断面，直到所有圈基组的支路电抗参数都被估计求解。
文档编号H02J3/00GK101505059SQ200910025720
公开日2009年8月12日 申请日期2009年3月6日 优先权日2009年3月6日
发明者桦 何 申请人:南京南瑞继保电气有限公司;南京南瑞继保工程技术有限公司