基于無功不平衡量的變壓器分接頭參數(shù)估計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于無功不平衡量的變壓器分接頭參數(shù)估計方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 變壓器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，其模型參數(shù)的精確度嚴重影響著電力系統(tǒng)仿真 結(jié)果和調(diào)度決策水平的可信度。變壓器運行狀態(tài)的改變將會影響電網(wǎng)運行的安全性和穩(wěn)定 性。因此保證變壓器參數(shù)的準確性是是維持電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的關(guān)鍵。
[0003] 電力系統(tǒng)中變壓器參數(shù)往往以設(shè)計參數(shù)來代替，由于環(huán)境、設(shè)備老化等原因，變壓 器的相關(guān)參數(shù)可能會偏離其設(shè)計值。在運行過程中，變壓器分接頭變化頻繁，數(shù)據(jù)庫中的數(shù) 據(jù)不能得到及時更新。另外，遙信數(shù)據(jù)傳輸誤差也可能導致調(diào)度中心對運行中的自動調(diào)壓 變壓器的分接頭位置掌握不準確。然而，變壓器的變比在電力系統(tǒng)無功潮流計算中是以平 方形式出現(xiàn)，對狀態(tài)估計、潮流計算等結(jié)果影響比較大。因此有必要對變壓器的分接頭位置 進行估計，確保參數(shù)的精確性。
[0004] 為了解決電網(wǎng)參數(shù)不精確的問題，現(xiàn)有很多變壓器參數(shù)估計方法被相繼提出。在 專利《一種變電站內(nèi)變壓器分接頭位置的估計方法》中，提到了應(yīng)用PMU數(shù)據(jù)進行變電站內(nèi) 變壓器分接頭位置的估計方法。該方法的缺點為，由于PMU設(shè)備價格高昂，PMU裝置目前主 要裝備于500kV變電站以及重要的出線，而數(shù)量眾多的220kV及以下等級的變電站仍只裝 備有SCADA系統(tǒng)。因此，對于僅僅裝設(shè)SCADA裝置的系統(tǒng)，該方法并不適用，該方法的工程 適應(yīng)性不高。在《基于相量測量單元實測數(shù)據(jù)的變壓器參數(shù)在線估計方法》中提到了運用 變壓器兩端電流相量之間的關(guān)系進行變壓器變比估計的方法。然而在實際運行中，由于電 流量測誤差的存在，該方法存在比較大的辨識誤差。對于能夠廣泛應(yīng)于工程的參數(shù)辨識方 法來說，以上兩種方法都不存在普遍性和精確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種基于無功不平衡量的變壓器分接頭參數(shù)估 計方法，本方法簡單易于實現(xiàn)，避免了求解復雜的非線性方程組。該方法使用多時段的量測 數(shù)據(jù)，避免了由于數(shù)據(jù)點偶然存在量測不準確情況帶來的誤差，滿足了估計結(jié)果準確性的 要求。另外，該方法具有辨識靈敏度好，工程適應(yīng)性強等特點。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種基于無功不平衡量的變壓器分接頭參數(shù)估計方法，包括以下步驟：
[0008] (1)利用變壓器兩端的量測裝置采集變壓器兩側(cè)多時段的SCADA量測數(shù)據(jù)；
[0009] (2)將采集的量測數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為相數(shù)據(jù)或者線數(shù)據(jù)；
[0010] (3)確定變壓器的漏電抗、分接頭級差和分接頭位置、個數(shù)；
[0011] (4)根據(jù)變壓器分接頭的最低檔位設(shè)置循環(huán)變量i，計算變壓器兩端無功不平衡 功率的量測值，結(jié)合變壓器參數(shù)求取變壓器無功不平衡量差值的平均值，判斷此時的i是 否為變壓器分接頭的最高檔位，如果是，則轉(zhuǎn)至步驟（5)，如果不是，則i+1，重復本步驟；
[0012] (5)記錄變壓器無功不平衡差值的平均值最小時候變壓器分接頭的位置級對應(yīng)變 比。
[0013] 所述步驟⑴中，SCADA量測數(shù)據(jù)包括量測電壓幅值、電流幅值、有功功率幅值和 無功功率幅值。
[0014] 所述步驟（3)中，忽略變壓器繞組電阻的影響，假設(shè)變壓器漏電抗數(shù)值為理想值， 將變壓器主分接頭位置對應(yīng)的變比作為初始值。
[0015] 所述步驟⑷中，包括以下步驟：
[0016] (4-1)初始化循環(huán)變量i，i的初值為變壓器分接頭的最低檔位；
[0017] (4-2)根據(jù)變壓器變比的初始值和分接頭位置與級差，計算變壓器的實際變比；
[0018] (4-3)將變壓器兩端的量測無功不平衡功率相加，計算變壓器兩端無功不平衡功 率的量測量；
[0019] (4-4)根據(jù)變壓器參數(shù)計算變壓器兩端無功不平衡功率的計算量；
[0020] (4-5)求取實測變壓器無功不平衡量與計算所得的無功不平衡量差值；
[0021] (4-6)計算變壓器無功不平衡量差值的在每個時段的平均值；
[0022] (4-7)判斷i是否為變壓器分接頭的最高檔位，若是，則結(jié)束計算若否，則返回步 驟（4-2)步繼續(xù)進行變壓器第（i+1)檔位的運算。
[0023] 所述步驟（4-2)中，具體為：已知變壓器分接頭位置，根據(jù)方程：
[0024] k = k;+i Xw (1)
[0025] 可得變壓器的實際變比，其中，ki為變壓器變比的初始值，i為變壓器分接頭位置， w為分接頭級差。
[0026] 所述步驟（4-3)中，計算變壓器兩端無功不平衡功率的量測量，根據(jù)方程：
[0027] Qln= Q !+Q2 (2)
[0028] 計算變壓器兩端無功不平衡功率的量測量，其中，Qlni為N個時段的兩端無功功率 不平衡量的量測量，Q 1S變壓器I側(cè)N個時段的量測無功功率，Q 2為變壓器II側(cè)N個時段 的量測無功功率。
[0029] 所述步驟（4-4)中，根據(jù)計算方程為：
[0031] 式中，Q1。為計算所得N個時段的兩端無功功率不平衡量，I 12為N個時段流過變壓 器等效電抗的電流，1:為SCADA量測數(shù)據(jù)中的I側(cè)N個時段的電流幅值，I :為II側(cè)N個時 段的電流幅值，U1S I側(cè)N個時段的電壓幅值，U 2為II側(cè)N個時段的電壓幅值，X為變壓器
[0032] 所述步驟（4-5)中，計算方程式為：
[0033] AQ1= IQln-Q1J (4)
[0034] 式中，AQ1SN個數(shù)據(jù)點的無功不平衡量差值，Qlni為N個時段量測所得變壓器兩 端的量測無功不平衡量，Q 1。為計算所得變壓器兩端N個時段的無功不平衡量，若變壓器變 比為真實值，則A Q1最接近〇,當變壓器變比有誤差時，A Q1偏離〇。
[0035] 所述步驟（4-6)中，具體計算公式為：
[0037] 其中，為變壓器無功不平衡量差值的平均值，A Q1為變壓器無功不平衡量的 差值，N為總的時段數(shù)。
[0038] 所述步驟（5)中，變壓器無功不平衡差值的平均值最小時候變壓器分接頭的位 置，則該分接頭位置即為變壓器的實際分接頭位置，該位置所對應(yīng)的變壓器變比即為實際 變壓器變比。
[0039] 本發(fā)明的有益效果為：
[0040] (1)該方法簡單易于實現(xiàn)，避免了求解復雜的非線性方程組，該方法使用多時段的 量測數(shù)據(jù)，避免了由于數(shù)據(jù)點偶然存在量測不準確情況帶來的誤差，滿足了估計結(jié)果準確 性的要求；
[0041] (2)本方法能夠明顯判斷出變壓器實際變比，方法簡單，具有辨識靈敏度好，工程 適應(yīng)性強等特點；
[0042] (3)與現(xiàn)有的基于相角的WAMS數(shù)據(jù)的變壓器參數(shù)辨識方法，該方法采用無相角 SCADA量測數(shù)據(jù)，在變壓器兩端無需另外裝設(shè)價格昂貴的PMU裝置，工程適應(yīng)性強。該方法 同樣適用于兩端為PMU量測裝置的變壓器，應(yīng)用范圍廣；
[0043] (4)采用多時段SCADA數(shù)據(jù)進行變壓器分接頭的估計，能夠有效避免采用單時段 中出現(xiàn)的數(shù)值不穩(wěn)定問題，辨識效果好，辨識結(jié)果準確；
[0044] (5)本發(fā)明可應(yīng)用于變壓器兩端裝有量測裝置的變壓器分接頭參數(shù)估計，尤其適 用于兩端裝設(shè)了 SCADA量測裝置的變壓器分接頭參數(shù)估計。
【附圖說明】
[0045] 圖1為變壓器等值模型示意圖；
[0046] 圖2為流程示意圖。
【具體實施方式】：