基于穩(wěn)態(tài)遙測技術(shù)的電力線路參數(shù)辨識裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于穩(wěn)態(tài)遙測技術(shù)的電力線路參數(shù)辨識裝置，包括電力線路N1端參數(shù)辨識單元、電力線路N2端參數(shù)辨識單元和主站系統(tǒng)；所述電力線路N1端參數(shù)辨識單元包括第一線路采集單元、第一RTU，所述電力線路N1端參數(shù)辨識單元還包括第一CPU模塊、第一存儲(chǔ)模塊、第一GPS時(shí)鐘模塊、第一RS485接口和第二RS485接口；所述電力線路N2端參數(shù)辨識單元與電力線路N1端參數(shù)辨識單元的結(jié)構(gòu)相同。本實(shí)用新型的有益效果在于在不改變現(xiàn)有電力系統(tǒng)EMS運(yùn)行系統(tǒng)模型的情況下，能夠準(zhǔn)確辨識出線路運(yùn)行的參數(shù)；而且投入小，安裝方便，實(shí)用性強(qiáng)；同時(shí)在線運(yùn)行也可以會(huì)提高電力系統(tǒng)EMS系統(tǒng)的應(yīng)用。
【專利說明】基于穩(wěn)態(tài)遙測技術(shù)的電力線路參數(shù)辨識裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于穩(wěn)態(tài)遙測技術(shù)的電力線路參數(shù)辨識裝置，屬于電力系統(tǒng)線路參數(shù)辨識【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]電力線路的參數(shù)是電網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，電力系統(tǒng)中眾多的分析程序，依賴于參數(shù)的準(zhǔn)確性，不僅是電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的精度，尤其是故障分析、安全分析、電壓及無功優(yōu)化，對電網(wǎng)設(shè)備的參數(shù)精度依賴性更高。因此，準(zhǔn)確的電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)，對于保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有非常重要的意義。
[0003]在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)線路和設(shè)備參數(shù)都是設(shè)計(jì)值及設(shè)備投運(yùn)前的實(shí)際測量值，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，其與真實(shí)的參數(shù)值相差很大，有的誤差超過200%或更高。究其原因，實(shí)際測量中，測量精度不夠，工頻干擾對實(shí)測結(jié)果影響很大，而且隨著時(shí)間的推移，線路及設(shè)備的老化，帶來參數(shù)的改變，為此必須找到更好的方法來獲得線路及設(shè)備的真實(shí)參數(shù)。
[0004]利用遙測數(shù)據(jù)對線路參數(shù)進(jìn)行辨識是其中一種比較好的方法，其中主要有兩種方法:一是基于單一時(shí)段量測多個(gè)設(shè)備數(shù)據(jù)的參數(shù)辨識與估計(jì)法；二是基于多個(gè)時(shí)段量測單個(gè)設(shè)備數(shù)據(jù)的參數(shù)辨識與估計(jì)法。前者主要有增廣狀態(tài)估計(jì)法或參差靈敏度法，后者主要有“基于WAMS/SCADA混合量測的電網(wǎng)參數(shù)辨識與估計(jì)”(《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》)、“基于PMU實(shí)測數(shù)據(jù)的輸電線路參數(shù)在線估計(jì)方法”(《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》)、“基于PMU量測數(shù)據(jù)的電力線路參數(shù)的辨識與估計(jì)方法”(中國專利申請201110024996.6)。上述方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但由于對遙測數(shù)據(jù)及其壞數(shù)據(jù)產(chǎn)生的機(jī)理不了解，所以計(jì)算結(jié)果呈現(xiàn)不穩(wěn)定性，甚至誤差較大。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)使RTU通過485總線和線路采集單元相連，實(shí)時(shí)讀取線路采集單元的采集數(shù)據(jù)，其中線路采集單元(見圖3)包括電壓傳感器、電流傳感器、多路開關(guān)、采樣保持電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、CPU單元和RS485接口 ；電壓傳感器與電流傳感器分別經(jīng)多路開關(guān)、采樣保持電路、A/D轉(zhuǎn)換電路接CPU單元的數(shù)據(jù)輸入端；所述CPU單元的數(shù)據(jù)輸出端經(jīng)RS485接口接RS485接口 ；電壓傳感器、電流傳感器、多路開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換電路的控制端分別接所述CPU單元的相應(yīng)端口。目前國網(wǎng)運(yùn)行的RTU系統(tǒng)，均采用綜合自動(dòng)化101規(guī)約、遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)傳送103規(guī)約等，規(guī)約里沒有時(shí)標(biāo)，而是根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定，定時(shí)將裝置采集的當(dāng)前數(shù)據(jù)發(fā)送到主站系統(tǒng)，主站系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行斷面對齊，并打上時(shí)標(biāo)。由于通訊、裝置時(shí)鐘不同步等多種問題的存在，造成數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，并且主站系統(tǒng)很難將同一時(shí)刻的數(shù)據(jù)進(jìn)行對齊。
[0006]線路參數(shù)辨識模型是個(gè)穩(wěn)態(tài)模型，其要求數(shù)據(jù)首先為穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，再就是數(shù)據(jù)要同一時(shí)間斷面。前面提到的參數(shù)辨識方法，由于對測數(shù)據(jù)及其壞數(shù)據(jù)產(chǎn)生的機(jī)理不了解，雖然也是用了各種技術(shù)來提高數(shù)據(jù)的精度，但都不是很理想。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種不影響電力系統(tǒng)EMS系統(tǒng)運(yùn)行、并能夠準(zhǔn)確辨識出線路運(yùn)行參數(shù)的基于穩(wěn)態(tài)遙測技術(shù)的電力線路參數(shù)辨識裝置。[0008]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案:一種基于穩(wěn)態(tài)遙測技術(shù)的電力線路參數(shù)辨識裝置，包括電力線路NI端參數(shù)辨識單元、電力線路N2端參數(shù)辨識單元和主站系統(tǒng)；所述電力線路NI端參數(shù)辨識單元包括第一線路采集單元、第一 RTU,所述電力線路NI端參數(shù)辨識單元還包括第一 CPU模塊、第一存儲(chǔ)模塊、第一 GPS時(shí)鐘模塊、第一 RS485接口和第二 RS485接口 ；
[0009]所述第一線路采集單元的輸入端接電力線路的NI端；所述第一線路采集單元的輸出端經(jīng)第一 RS485接口接第一 CPU模塊；所述第一 GPS時(shí)鐘模塊的輸出端接第一 CPU模塊的相應(yīng)輸入端；所述第一存儲(chǔ)模塊與第一 CPU模塊雙向連接；所述第一 CPU模塊的輸出端經(jīng)第二 RS 485接口與第一 RTU雙向連接；所述第一 RTU通過光纖與主站系統(tǒng)雙向連接；
[0010]所述電力線路N2端參數(shù)辨識單元與電力線路NI端參數(shù)辨識單元的結(jié)構(gòu)相同,其包括第二線路采集單元、第二 RTU、第二 CPU模塊、第二存儲(chǔ)模塊、第二 GPS時(shí)鐘模塊、第三RS485接口和第四RS485接口 ；所述第二線路采集單元的輸入端接電力線路的N2端。
[0011]第一所述CPU模塊與第二 CPU模塊的型號均為SCYC001 ;所述第一存儲(chǔ)模塊與第二存儲(chǔ)模塊的型號均為SCYCM ;所述第一 GPS時(shí)鐘模塊與第二 GPS時(shí)鐘模塊型號均為SCYCTIME ;所述第一 RS485端口、第二 RS485端口、第三RS485端口、第四RS485端口和第五RS485端口的型號均為SCYC485。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0013](I)在不改變現(xiàn)有電力系統(tǒng)EMS運(yùn)行系統(tǒng)模型的情況下，提高數(shù)據(jù)的可用性，不影響電力系統(tǒng)EMS系統(tǒng)的運(yùn)行，并能夠準(zhǔn)確辨識出線路運(yùn)行的參數(shù)；
[0014](2)投入小，安裝方便，實(shí)用性強(qiáng)；
[0015](3)在線運(yùn)行也可以會(huì)提高電力系統(tǒng)EMS系統(tǒng)的應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的原理框圖；
[0017]圖2為電力線路的等效電路；
[0018]圖3為第一線路采集單元的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]由圖1-2所示的實(shí)施例可知,本實(shí)施例包括電力線路NI端參數(shù)辨識單元、電力線路N2端參數(shù)辨識單元和主站系統(tǒng)；所述電力線路NI端參數(shù)辨識單元包括第一線路采集單元、第一 RTU，所述電力線路NI端參數(shù)辨識單元還包括第一 CPU模塊、第一存儲(chǔ)模塊、第一GPS時(shí)鐘模塊、第一 RS485接口和第二 RS485接口 ；
[0020]所述第一線路采集單元的輸入端接電力線路的NI端；所述第一線路采集單元的輸出端經(jīng)第一 RS485接口接第一 CPU模塊；所述第一 GPS時(shí)鐘模塊的輸出端接第一 CPU模塊的相應(yīng)輸入端；所述第一存儲(chǔ)模塊與第一 CPU模塊雙向連接；所述第一 CPU模塊的輸出端經(jīng)第二 RS 485接口與第一 RTU雙向連接；所述第一 RTU通過光纖與主站系統(tǒng)雙向連接；
[0021]所述電力線路N2端參數(shù)辨識單元與電力線路NI端參數(shù)辨識單元的結(jié)構(gòu)相同,其包括第二線路采集單元、第二 RTU、第二 CPU模塊、第二存儲(chǔ)模塊、第二 GPS時(shí)鐘模塊、第三RS485接口和第四RS485接口 ；所述第二線路采集單元的輸入端接電力線路的N2端。[0022]第一所述CPU模塊與第二 CPU模塊的型號均為SCYC001 ;所述第一存儲(chǔ)模塊與第二存儲(chǔ)模塊的型號均為SCYCM ;所述第一 GPS時(shí)鐘模塊與第二 GPS時(shí)鐘模塊型號均為SCYCTIME ;所述第一 RS485端口、第二 RS485端口、第三RS485端口、第四RS485端口和第五RS485端口的型號均為SCYC485。
[0023]所述第一線路采集單元包括第一電壓傳感器、第一電流傳感器、第一多路開關(guān)、第一米樣保持電路、第一 A/D轉(zhuǎn)換電路、第三CPU單兀和第五RS485接口 ；所述第一電壓傳感器與第一電流傳感器分別經(jīng)第一多路開關(guān)、第一采樣保持電路、第一 A/D轉(zhuǎn)換電路接第三CPU單元的數(shù)據(jù)輸入端；所述第三CPU單元的數(shù)據(jù)輸出端經(jīng)第五RS485接口接第一RS485接口 ；所述第一電壓傳感器、第一電流傳感器、第一多路開關(guān)、第一 A/D轉(zhuǎn)換電路的控制端分別接所述第三CPU單元的相應(yīng)端口 ；所述第一線路采集單元與第二線路采集單元的結(jié)構(gòu)相同。
[0024]本實(shí)施例的工作過程如下:
[0025]1、電力線路前端參數(shù)辨識單元的工作過程。
[0026]所述第一數(shù)據(jù)采集單元的第一電壓傳感器采集電力線路的NI端的電壓信號Ulk,第一數(shù)據(jù)采集單元的第一電流傳感器采集電力線路的NI端的電流信號Ilk ;所述電壓信號與電流信號分別經(jīng)第一數(shù)據(jù)采集單元的第一多路開關(guān)、第一采樣保持電路和第一 A/D轉(zhuǎn)換電路，由模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；所述數(shù)字信號經(jīng)第一數(shù)據(jù)采集單元的第三CPU單元進(jìn)行運(yùn)算處理，形成電壓信號Ulk'電流信號/#、有功功率和無功功率Qlk的數(shù)字信號量，再通過所述第一數(shù)據(jù)采集單元的第五RS485端口及所述本裝置的第一 RS485端口輸入所述第一 CPU模塊；所述第一 CPU模塊將采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到第一存儲(chǔ)模塊，該實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是具有一定時(shí)間段的歷史斷面數(shù)據(jù)A，比如5秒鐘數(shù)據(jù)；所述第一 GPS時(shí)鐘模塊定時(shí)觸發(fā)中斷，其一般定在整秒進(jìn)行觸發(fā)，比如每I秒觸發(fā)一次，或每5秒一次，這里的整秒數(shù)是指時(shí)鐘的毫秒數(shù)為O的時(shí)刻，以便對不同地點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)鐘同步；所述第一 CPU模塊進(jìn)入中斷，讀取歷史斷面數(shù)據(jù)A的數(shù)據(jù)，并調(diào)用所述第一 CPU模塊中的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)處理程序，將計(jì)算結(jié)果保存為歷史斷面數(shù)據(jù)B，歷史斷面數(shù)據(jù)B帶有時(shí)標(biāo)信息；所述第一 RTU通過第二 RS485端口讀取第一存儲(chǔ)模塊中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，這里的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為讀取的斷面數(shù)據(jù)B的數(shù)據(jù)，即穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)；所述第一 CPU模塊接收到第一 RTU的讀取數(shù)據(jù)命令后，分析當(dāng)前時(shí)鐘并將時(shí)鐘整定在5秒的整數(shù)倍上(這里的5秒是個(gè)概數(shù)，也可以是I秒、10秒……)，并讀取存儲(chǔ)模塊中斷面數(shù)據(jù)B的數(shù)據(jù)，時(shí)間為整定好的時(shí)間再減5秒(這里的5秒是個(gè)概數(shù)，也可以是I秒、10秒……)，即讀取前一個(gè)時(shí)間斷面的數(shù)據(jù)。
[0027]所述第一 CPU模塊將讀取的斷面數(shù)據(jù)B的數(shù)據(jù)按格式(一般按數(shù)據(jù)采集單元的規(guī)約格式發(fā)送，也可以調(diào)整，規(guī)約一般是Modbus、PML Mesters (DNP 3)等)通過第二 RS485端口發(fā)送到第一 RTU ;所述第一 RTU將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到主站系統(tǒng)，這樣就保證了主站系統(tǒng)收到的數(shù)據(jù)為同一時(shí)間斷面的數(shù)據(jù)，減小了時(shí)鐘誤差。
[0028]2、電力線路末端參數(shù)辨識單元工作過程。
[0029]同理，所述第二數(shù)據(jù)采集單元的第二電壓傳感器采集電力線路的N2端的電壓信號&,，第二數(shù)據(jù)采集單元的第二電流傳感器采集電力線路的N2端的電流信號4,，所述電壓信號U2k和電流信號I2k的傳輸過程與上述原理相同。
[0030]所述主站系統(tǒng)對電壓信號Ulk、電流信號4、有功功率無功功率Qlk、電壓信號u2k、電流信號/|、有功功率無功功率Q2k的處理過程如下:
[0031]第一步輸入量測結(jié)果。
[0032]所述主站系統(tǒng)接收RTUl和RTU2的發(fā)送的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，得到線路兩端同一時(shí)刻下的量測結(jié)果Qlk，Ulk, Ilk, P2k, Q2k,, U2k’ I2k,其中A是隨著時(shí)間遞增的，表明量測結(jié)果對應(yīng)某個(gè)確定時(shí)刻。
[0033]第二步進(jìn)行穩(wěn)態(tài)判斷及量提取工作。
[0034]無論P(yáng)lk、Qlk或P2k、Q2k、Ik Ulk =I2k= Ik)統(tǒng)稱為連續(xù)物理量Xk,對其中任何一個(gè)連續(xù)物理量，如果當(dāng)?shù)叵到y(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)，測量受到隨機(jī)干擾，由概率統(tǒng)計(jì)可知，Xk
e X, X屬于平穩(wěn)隨機(jī)過程，
【權(quán)利要求】
1.一種基于穩(wěn)態(tài)遙測技術(shù)的電力線路參數(shù)辨識裝置，包括電力線路NI端參數(shù)辨識單元、電力線路N2端參數(shù)辨識單元和主站系統(tǒng)；所述電力線路NI端參數(shù)辨識單元包括第一線路采集單元、第一 RTU，其特征在于:所述電力線路NI端參數(shù)辨識單元還包括第一 CPU模塊、第一存儲(chǔ)模塊、第一 GPS時(shí)鐘模塊、第一 RS485接口和第二 RS485接口 ； 所述第一線路采集單元的輸入端接電力線路的NI端；所述第一線路采集單元的輸出端經(jīng)第一 RS485接口接第一 CPU模塊；所述第一 GPS時(shí)鐘模塊的輸出端接第一 CPU模塊的相應(yīng)輸入端；所述第一存儲(chǔ)模塊與第一 CPU模塊雙向連接；所述第一 CPU模塊的輸出端經(jīng)第二 RS 485接口與第一 RTU雙向連接；所述第一 RTU通過光纖與主站系統(tǒng)雙向連接； 所述電力線路N2端參數(shù)辨識單元與電力線路NI端參數(shù)辨識單元的結(jié)構(gòu)相同,其包括第二線路采集單元、第二 RTU、第二 CPU模塊、第二存儲(chǔ)模塊、第二 GPS時(shí)鐘模塊、第三RS485接口和第四RS485接口 ；所述第二線路采集單元的輸入端接電力線路的N2端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于穩(wěn)態(tài)遙測技術(shù)的電力線路參數(shù)辨識裝置，其特征在于:第一所述CPU模塊與第二 CPU模塊的型號均為SCYC001 ;所述第一存儲(chǔ)模塊與第二存儲(chǔ)模塊的型號均為SCYCM ;所述第一 GPS時(shí)鐘模塊與第二 GPS時(shí)鐘模塊型號均為SCYCTIME ;所述第一至第四RS485端口的型號均為SCYC485。
【文檔編號】G01R27/26GK203433046SQ201320386717
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月2日
【發(fā)明者】楊興宇, 樊彥坤, 賈京華, 翟萬生, 孫國旺, 孟興來, 王劍, 陳建波, 康磊 申請人:國家電網(wǎng)公司, 河北省電力公司, 三川電力設(shè)備股份有限公司