基于pmu數(shù)據(jù)的單回輸電線路零序參數(shù)抗差辨識(shí)方法
【專利摘要】一種基于PMU數(shù)據(jù)的輸電單回輸電線路抗差零序參數(shù)辨識(shí)方法：首先,根據(jù)單回輸電線路的三相不對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)，經(jīng)對(duì)稱分量變換，得到單回輸電線路的零序等值模型，進(jìn)而以單回輸電線路兩端的零序電壓及電流分量建立零序參數(shù)辨識(shí)的數(shù)學(xué)方程；其次，在電網(wǎng)不對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)下，根據(jù)單回輸電線路兩端裝設(shè)的PMU所測(cè)量到的三相不對(duì)稱電壓電流相量，經(jīng)對(duì)稱分量變換，得到單回輸電線路兩端的零序電壓及電流分量；第三，根據(jù)Huber抗差估計(jì)理論及所建立的零序參數(shù)辨識(shí)的數(shù)學(xué)方程，建立基于Huber估計(jì)的抗差目標(biāo)函數(shù)；最后，根據(jù)所得到的單回輸電線路兩端的零序電壓及電流分量和所建立的抗差目標(biāo)函數(shù)，用matlab的fmincon函數(shù)進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)，得到單回輸電線路的零序參數(shù)。
【專利說(shuō)明】基于PMU數(shù)據(jù)的單回輸電線路零序參數(shù)抗差辨識(shí)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于PMU數(shù)據(jù)的單回輸電線路零序參數(shù)抗差辨識(shí)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]輸電線路的參數(shù)是電力系統(tǒng)計(jì)算及運(yùn)行控制的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如潮流計(jì)算、狀態(tài)估計(jì)、故障分析、保護(hù)整定等，不準(zhǔn)確的線路參數(shù)會(huì)影響到電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
[0003]輸電線路的零序參數(shù)事關(guān)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的整定計(jì)算，但相較于正序參數(shù)，零序參數(shù)受外在因素的影響更大，如接地電阻率、等值深度、導(dǎo)線布局等，精確理論計(jì)算零序參數(shù)幾乎是不可能的。因此，我國(guó)繼電保護(hù)規(guī)程規(guī)定零序參數(shù)必須實(shí)測(cè)。然而，隨著輸電網(wǎng)規(guī)模越來(lái)越大，平行線路的增多，采用以往的停電測(cè)量方法逐條停電測(cè)量線路的零序參數(shù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，也會(huì)影響到電網(wǎng)的正常運(yùn)行和供電的可靠性；此外，輸電線路參數(shù)受各種隨機(jī)因素及老化的影響，也在緩慢變化，也有必要定期實(shí)測(cè)輸電線路參數(shù)。鑒于此，有必要利用新的技術(shù)手段代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路零序參數(shù)的測(cè)量。
[0004]基于全球定位系統(tǒng)(GPS)的相量測(cè)量單元(PMU)的出現(xiàn),為單回輸電線路零序參數(shù)的在線辨識(shí)提供了一個(gè)新的數(shù)據(jù)來(lái)源和有效平臺(tái)。PMU能以更高精度、更高采樣頻率、更好的同步性實(shí)時(shí)記錄電網(wǎng)各種不對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)信息；若單回輸電線路兩端均裝設(shè)了 PMU，則在電網(wǎng)不對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)下，根據(jù)PMU測(cè)量到的單回輸電線路兩端的三相不對(duì)稱電壓、電流相量，通過(guò)對(duì)稱分量變換提取出相應(yīng)的零序電壓、電流分量，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)零序參數(shù)的在線辨識(shí)。
[0005]然而，PMU數(shù)據(jù)也不可避免地存在隨機(jī)量測(cè)誤差，更嚴(yán)重的是在數(shù)據(jù)測(cè)量、傳輸及存儲(chǔ)等過(guò)程中由于各種隨機(jī)因素的影響，PMU數(shù)據(jù)中會(huì)出現(xiàn)各種壞數(shù)據(jù)。若PMU數(shù)據(jù)不加處理即使用，壞數(shù)據(jù)(粗差)的存在必會(huì)對(duì)零序參數(shù)的辨識(shí)產(chǎn)生不利影響，使得辨識(shí)值不可信；但從海量的PMU數(shù)據(jù)中剔除各種壞數(shù)據(jù)是很困難的，最有效的方法是使用具有抗差能力的參數(shù)辨識(shí)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，就是提供一種基于PMU數(shù)據(jù)的單回輸電線路零序參數(shù)抗差辨識(shí)方法，該方法可操作性強(qiáng)，易于實(shí)施，且辨識(shí)得到的零序參數(shù)更接近實(shí)際值，更加可信，并具有很強(qiáng)的抗差能力。
[0007]解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種基于PMU數(shù)據(jù)的單回輸電線路零序參數(shù)抗差辨識(shí)方法，其特征是包括以下步驟:
[0009]步驟1:在單回輸電線路兩端裝設(shè)相量測(cè)量單元PMU，測(cè)量單回輸電線路兩端的三相不對(duì)稱電壓、電流相量；
[0010]步驟2:在電網(wǎng)不對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)下，根據(jù)PMU所測(cè)量到的單回輸電線路兩端的三相不對(duì)稱電壓、電流相量，經(jīng)對(duì)稱分量變換，得到單回輸電線路兩端的零序電壓及電流分量；[0011]在忽略對(duì)地零序電容條件下，單回輸電線路首末端的零序電壓、電流滿足如下零序電流方程:
【權(quán)利要求】
1.一種基于PMU數(shù)據(jù)的單回輸電線路零序參數(shù)抗差辨識(shí)方法，其特征是包括以下步驟: 步驟1:在單回輸電線路兩端裝設(shè)相量測(cè)量單元PMU，測(cè)量單回輸電線路兩端的三相不對(duì)稱電壓、電流相量； 步驟2:在電網(wǎng)不對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)下，根據(jù)PMU所測(cè)量到的單回輸電線路兩端的三相不對(duì)稱電壓、電流相量，經(jīng)對(duì)稱分量變換，得到單回輸電線路兩端的零序電壓及電流分量； 在忽略對(duì)地零序電容條件下，單回輸電線路首末端的零序電壓、電流滿足如下零序電流方程:
j ,,?O — ιηΟ 6?0)/Z(>
(1)； 其中，Zci=RfjXci為零序等值阻抗，Rtl為零序等值電阻，Xtl為零序等值電抗，U分別表示線路兩端零序電流相量，Um0, Lfn0分別表示線路兩端零序電壓相量； 將首末端的零序電流方程分別按實(shí)部和虛部展開，得到單回輸電線路的零序等值模型的數(shù)學(xué)方程組:
r Lm ] (Umn cos — Uan cos θωΜ Uan sin θαΛ} — Umn sin θ_,、) ,?O/ _ ^mO S*n ^hmO — ^nQ hi)C0SCOSif
Km Un() cosOun0 — Um0 cos0mM Um0 sinθιιιη0 — Vnl) sin0jmi) J
L ^bOI J I ^bO ^tfiO ~ `"'?O ^umQ ^nO C0SC0S ho )
(2)； 其中，ImOE> ImOI分別表不單回輸電線路一端零序電流相量的實(shí)部與虛部，Ιη(?，InOI分別表不單回輸電線路另一端零序電流相量的實(shí)部與虛部；Umtl, Untl, Qumtl, θ —分別表不單回輸電線路兩端零序電壓相量的幅值與相角；g(l，b0分別表示1/?的實(shí)部與虛部,Ztl為單回輸電線路的零序等值阻抗； 進(jìn)一步將式(2)寫為矩陣形式為:
Ax= β
(3)； 其中，矩陣A為式⑵中電壓相量組成的系數(shù)矩陣，向量β為式(2)中電流相量組成的常數(shù)項(xiàng)，X為待辨識(shí)參數(shù)向量； 考慮到PMU數(shù)據(jù)會(huì)存在隨機(jī)量測(cè)誤差，公式(3)進(jìn)一步表示為:
Ax= β + υ
(4)； 其中，υ為方程殘差向量； 對(duì)于公式(4)所建立的零序參數(shù)辨識(shí)的數(shù)學(xué)方程，基于優(yōu)化的參數(shù)辨識(shí)方法尋找一個(gè)最優(yōu)的參數(shù)矢量使誤差目標(biāo)函數(shù)E最小: 基于傳統(tǒng)最小二乘方法的目標(biāo)函數(shù)為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PMU數(shù)據(jù)的單回輸電線路零序參數(shù)抗差辨識(shí)方法，其特征是:所述步驟2的對(duì)稱分量變換為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于PMU數(shù)據(jù)的單回輸電線路零序參數(shù)抗差辨識(shí)方法，其特征是:所述的步驟3中的C值取1.5。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK103869184SQ201410047806
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年2月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月11日
【發(fā)明者】陳曉科, 趙艷軍, 楊汾艷, 孫聞, 盛超, 畢天姝, 唐景星, 王玲, 付聰, 張躍, 曾杰, 王鈐, 薛安成, 黃梓華, 張兆陽(yáng), 安然然, 羅航, 張健, 張遠(yuǎn), 王奕, 胡玉嵐, 張俊峰, 陳銳, 馬明 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院