本發(fā)明涉及電網(wǎng)參數(shù)估算
技術領域：
，尤其涉及一種用于SCADA系統(tǒng)上線路估計值改進方法和系統(tǒng)。
背景技術：
：現(xiàn)代能量管理系統(tǒng)(EnergyManagementSystem，簡稱EMS)是利用電網(wǎng)參數(shù)與所采集到的電網(wǎng)實時信息進行分析、評估和決策，而其之中的一個重要功能就包括狀態(tài)估計。由于沒有實測數(shù)據(jù)，使得EMS通常采用電網(wǎng)參數(shù)的理論值或經(jīng)驗值進行計算，但是存在種種原因造成這些參數(shù)常常得不到及時和正確的維護，從而導致參數(shù)錯誤成為長期困擾EMS實用化的一個難題，嚴重降低狀態(tài)估計在局部區(qū)域的計算精度，并造成EMS后續(xù)高級分析和決策結果不符合實際情況，進一步影響EMS的實用化水平。為了取得滿意及精確的狀態(tài)量估計值，有兩個條件是必需的：第一、量測量不僅在數(shù)量上而且在精確度上要滿足估計的要求；第二、估計對象即網(wǎng)絡模型必須是準確的。但是，由于網(wǎng)絡模型的復雜性，即不僅包括網(wǎng)絡拓撲結構，還包括網(wǎng)絡參數(shù)模型，而且參數(shù)模型又可以分為線路導納、并聯(lián)電容、變壓器抽頭位置和移相器的角度等，因此在EMS的狀態(tài)估計過程中，存在兩個方面的因素影響估計結果的準確性：一方面、網(wǎng)絡模型的拓撲結構雖然是己知的，但或多或少也存在著一些誤差；另一方面、網(wǎng)絡參數(shù)存在不同的誤差(如因缺少實測參數(shù)量而直接采用設計參數(shù)或參數(shù)量測量條件與實際運行條件差別較大，使給定的參數(shù)值與實際運行中的元件參數(shù)有差別；又如實際運行中的元件參數(shù)因改線、改建，或因環(huán)境變化等原因而發(fā)生了變化，但數(shù)據(jù)庫中相對應的元件的參數(shù)卻未得到及時的更新；又如調(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的不確切等等)，這些都將導致狀態(tài)估計的性能大幅下降，直接影響后續(xù)軟件的分析功能，甚至會導致EMS發(fā)出有害的控制動作，影響電力系統(tǒng)的正常安全運行。而不同的參數(shù)錯誤對于狀態(tài)估計的影響也是各不相同的。鑒于SCADA系統(tǒng)廣泛應用于電力系統(tǒng)中，可以對現(xiàn)場的運行設備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能，即如"四遙"功能、RTU(遠程終端單元)、FTU(饋線終端單元)等，在現(xiàn)今的變電站綜合自動化建設中起了相當重要的作用，因此基于SCADA系統(tǒng)在EMS進行狀態(tài)估計是非常有必要的。然而，目前基于SCADA系統(tǒng)的線路參數(shù)估計是通過方程冗余度來進行參數(shù)估計，存在難以衡量估計精度以及不同線路的參數(shù)估計結果相互影響的問題。同時，線路參數(shù)的錯誤主要是由網(wǎng)絡拓撲的錯誤和元件參數(shù)的變化引起的，并且網(wǎng)絡拓撲的錯誤對應于一個大的參數(shù)錯誤(如遙信由合閘變至斷開，則對應于元件導納值由額定參數(shù)變至零)。而且，以往的相關研究中并未按不同電壓等級進行討論并加以區(qū)分。因此，有必要利用這個特點可以將由電力系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲錯誤與參數(shù)錯誤結合一起進行估計，并按不同電壓等級加以區(qū)分。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明實施例所要解決的技術問題在于，提供一種用于SCADA系統(tǒng)上線路估計值改進方法和系統(tǒng)，能同時修正網(wǎng)絡拓撲錯誤與參數(shù)錯誤來改進SCADA系統(tǒng)的估算值并按不同電壓等級加以區(qū)別，具有較強的理論基礎和較高的工程實用價值。為了解決上述技術問題，本發(fā)明實施例提供了一種用于SCADA系統(tǒng)上線路估計值改進方法，所述方法包括：a、獲取當前電網(wǎng)拓撲結構下SCADA實測數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述獲取到的SCADA實測數(shù)據(jù)，得到所述當前電網(wǎng)拓撲結構中各線路阻抗，且進一步以所述得到的各線路阻抗分別為估算參數(shù)對各線路進行估算，計算出各線路估計值；其中，所述SCADA實測數(shù)據(jù)是通過SCADA實測所述當前電網(wǎng)拓撲結構中各節(jié)點電壓和相位以及各線路功率而獲得的；b、確定所述當前電網(wǎng)拓撲結構中各線路電壓等級，并根據(jù)所述確定的各線路電壓等級，調(diào)整各線路首末端電壓標幺值，且根據(jù)所述計算出的各線路估計值以及所述調(diào)整后的各線路首末端電壓標幺值，修正各線路阻抗，進一步將所述修正后的各線路阻抗再次分別設為估算參數(shù)后重新對各線路進行估算，得到各線路重新估算后的估計值。其中，所述步驟a具體包括：確定當前電網(wǎng)拓撲結構的節(jié)點及線路，并通過SCADA實測得到各節(jié)點電壓幅值、各節(jié)點電壓相位值、各線路首末端有功功率和各線路首末端無功功率；根據(jù)所述實測得到的各節(jié)點電壓幅值、各節(jié)點電壓相位值、各線路首末端有功功率及各線路首末端無功功率，計算出各線路阻抗，并以所述計算出的各線路阻抗分別為估算參數(shù)，計算出各線路相位估計值、各線路首末端有功功率估計值和各線路首末端無功功率估計值。其中，所述步驟b具體包括：根據(jù)所述SCADA實測得到各節(jié)點電壓幅值，確定各線路首末端電壓標幺值，并根據(jù)各線路電壓等級，調(diào)整各線路首末端電壓標幺值；其中，所述電壓等級包括110kV、220kV和500kV；當確定某一線路電壓等級為110kV或220kV時，將所確定電壓等級為110kV或220kV對應線路首末端電壓標幺值保持不變；當確定某一線路電壓等級為500kV時，將所確定電壓等級為500kV對應線路首末端電壓標幺值均設置為1；根據(jù)所述調(diào)整后的各線路首末端電壓標幺值以及所述計算出的各線路相位估計值、各線路首末端有功功率估計值和各線路首末端無功功率估計值，得到各線路電抗調(diào)整量及其對應的電納調(diào)整量；根據(jù)所述得到的各線路電抗調(diào)整量及其對應的電納調(diào)整量和所述計算出的線路阻抗，修正各線路阻抗，并將所述修正后的各線路阻抗分別再次作為估算參數(shù)，得到各線路修正后的相位估計值、各線路修正后的首末端有功功率估計值和各線路修正后的首末端無功功率估計值。本發(fā)明實施例還提供了一種用于SCADA系統(tǒng)上線路估計值改進系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：線路一次估算單元，用于獲取當前電網(wǎng)拓撲結構下SCADA實測數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述獲取到的SCADA實測數(shù)據(jù)，得到所述當前電網(wǎng)拓撲結構中各線路阻抗，且進一步以所述得到的各線路阻抗分別為估算參數(shù)對各線路進行估算，計算出各線路估計值；其中，所述SCADA實測數(shù)據(jù)是通過SCADA實測所述當前電網(wǎng)拓撲結構中各節(jié)點電壓和相位以及各線路功率而獲得的；線路重新估算單元，用于確定所述當前電網(wǎng)拓撲結構中各線路電壓等級，并根據(jù)所述確定的各線路電壓等級，調(diào)整各線路首末端電壓標幺值，且根據(jù)所述計算出的各線路估計值以及所述調(diào)整后的各線路首末端電壓標幺值，修正各線路阻抗，進一步將所述修正后的各線路阻抗再次分別設為估算參數(shù)后重新對各線路進行估算，得到各線路重新估算后的估計值。其中，所述線路一次估算單元包括：數(shù)據(jù)獲取模塊，用于確定當前電網(wǎng)拓撲結構的節(jié)點及線路，并通過SCADA實測得到各節(jié)點電壓幅值、各節(jié)點電壓相位值、各線路首末端有功功率和各線路首末端無功功率；線路一次估算模塊，用于根據(jù)所述實測得到的各節(jié)點電壓幅值、各節(jié)點電壓相位值、各線路首末端有功功率及各線路首末端無功功率，計算出各線路阻抗，并以所述計算出的各線路阻抗分別為估算參數(shù)，計算出各線路相位估計值、各線路首末端有功功率估計值和各線路首末端無功功率估計值。其中，所述線路重新估算單元包括：電壓區(qū)分調(diào)整模塊，用于根據(jù)所述SCADA實測得到各節(jié)點電壓幅值，確定各線路首末端電壓標幺值，并根據(jù)各線路電壓等級，調(diào)整各線路首末端電壓標幺值；其中，所述電壓等級包括110kV、220kV和500kV；當確定某一線路電壓等級為110kV或220kV時，將所確定電壓等級為110kV或220kV對應線路首末端電壓標幺值保持不變；當確定某一線路電壓等級為500kV時，將所確定電壓等級為500kV對應線路首末端電壓標幺值均設置為1；調(diào)整量獲取模塊，用于根據(jù)所述調(diào)整后的各線路首末端電壓標幺值以及所述計算出的各線路相位估計值、各線路首末端有功功率估計值和各線路首末端無功功率估計值，得到各線路電抗調(diào)整量及其對應的電納調(diào)整量；線路重新估算模塊，用于根據(jù)所述得到的各線路電抗調(diào)整量及其對應的電納調(diào)整量和所述計算出的線路阻抗，修正各線路阻抗，并將所述修正后的各線路阻抗分別再次作為估算參數(shù)，得到各線路修正后的相位估計值、各線路修正后的首末端有功功率估計值和各線路修正后的首末端無功功率估計值。實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果：本發(fā)明實施例基于SCADA實測數(shù)據(jù)對線路阻抗進行修正，結合元件參數(shù)(如各節(jié)點電壓幅值和相位值)和線路參數(shù)(如線路首末端有功功率和無功功率)來改進線路估計值，按不同電壓等級加以區(qū)別(如110kV、220kV和500kV)，從而降低了參數(shù)的冗余度，克服了不同線路的參數(shù)估計結果之間的相互影響，提高了估計精度，具有較強的理論基礎和較高的工程實用價值。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖仍屬于本發(fā)明的范疇。圖1為本發(fā)明實施例提供的一種用于SCADA系統(tǒng)上線路估計值改進方法的流程圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的一種用于SCADA系統(tǒng)上線路估計值改進方法中電網(wǎng)拓撲結構的應用場景圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的一種用于SCADA系統(tǒng)上線路估計值改進系統(tǒng)的結構示意圖。具體實施方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細描述。如圖1所示，為本發(fā)明實施例中，提供的一種用于SCADA系統(tǒng)上線路估計值改進方法，所述方法包括：步驟S1、獲取當前電網(wǎng)拓撲結構下SCADA實測數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述獲取到的SCADA實測數(shù)據(jù)，得到所述當前電網(wǎng)拓撲結構中各線路阻抗，且進一步以所述得到的各線路阻抗分別為估算參數(shù)對各線路進行估算，計算出各線路估計值；其中，所述SCADA實測數(shù)據(jù)是通過SCADA實測所述當前電網(wǎng)拓撲結構中各節(jié)點電壓和相位以及各線路功率而獲得的；具體過程為，確定當前電網(wǎng)拓撲結構的節(jié)點及線路，并通過SCADA實測得到各節(jié)點電壓幅值、各節(jié)點電壓相位值、各線路首末端有功功率和各線路首末端無功功率；根據(jù)實測得到的各節(jié)點電壓幅值、各節(jié)點電壓相位值、各線路首末端有功功率及各線路首末端無功功率，計算出各線路阻抗，并以計算出的各線路阻抗分別為估算參數(shù)，計算出各線路相位估計值、各線路首末端有功功率估計值和各線路首末端無功功率估計值。步驟S2、確定所述當前電網(wǎng)拓撲結構中各線路電壓等級，并根據(jù)所述確定的各線路電壓等級，調(diào)整各線路首末端電壓標幺值，且根據(jù)所述計算出的各線路估計值以及所述調(diào)整后的各線路首末端電壓標幺值，修正各線路阻抗，進一步將所述修正后的各線路阻抗再次分別設為估算參數(shù)后重新對各線路進行估算，得到各線路重新估算后的估計值。具體過程為，根據(jù)SCADA實測得到各節(jié)點電壓幅值，確定各線路首末端電壓標幺值，并根據(jù)各線路電壓等級，調(diào)整各線路首末端電壓標幺值；其中，電壓等級包括110kV、220kV和500kV；當確定某一線路電壓等級為110kV或220kV時，將所確定電壓等級為110kV或220kV對應線路首末端電壓標幺值保持不變；當確定某一線路電壓等級為500kV時，將所確定電壓等級為500kV對應線路首末端電壓標幺值均設置為1；根據(jù)調(diào)整后的各線路首末端電壓標幺值以及計算出的各線路相位估計值、各線路首末端有功功率估計值和各線路首末端無功功率估計值，得到各線路電抗調(diào)整量及其對應的電納調(diào)整量；根據(jù)得到的各線路電抗調(diào)整量及其對應的電納調(diào)整量和計算出的線路阻抗，修正各線路阻抗，并將修正后的各線路阻抗分別再次作為估算參數(shù)，得到各線路修正后的相位估計值、各線路修正后的首末端有功功率估計值和各線路修正后的首末端無功功率估計值。在本發(fā)明實施例中，假定狀態(tài)估計結果中相位估計值、首末端有功功率和首末端無功功率的偏差量均是由于線路阻抗參數(shù)(電抗和電納)引起，為了消除偏差量對狀態(tài)估計結果的影響，需要對采用的線路阻抗參數(shù)進行調(diào)整。首先，對于220kV和110kV線路，采用公式(1)和(2)計算電抗調(diào)整量和電納調(diào)整量，具體如下：式(1)和(2)中，和分別為220kV線路ij的電導、電納調(diào)整量；和分別為110kV線路ij的電導、電納調(diào)整量；vi,vj為線路ij首末端節(jié)點電壓標幺值；θij為線路ij首末端節(jié)點電壓相位差；ΔPij、ΔPji、ΔQij、ΔQji的表達式如下：式(3)中，和分別為線路ij首、末端有功功率量測值；和分別為線路ij首、末端無功功率量測值；和分別為線路ij首、末端有功功率估計值；和分別為線路ij首、末端無功功率估計值。其次，對于500kV線路，由于電壓等級高，各節(jié)點電壓標幺值均接近于1且差別不大，因而在公式(1)和(2)中取vi＝vj＝1，采用公式(4)和(5)計算調(diào)整量，具體如下：式(4)和(5)中，和分別為500kV線路ij的電導、電納調(diào)整量；θij為線路ij兩端節(jié)點電壓相位差；ΔPij、ΔPji、ΔQij、ΔQji的表達式與式(3)相同。在本發(fā)明實施例中，采用公式(6)對各線路原有阻抗進行修正計算，計算得到修正后的各線路阻抗，具體如下：式(6)中，為線路ij修正后的阻抗，Zij為線路ij原有阻抗，Δgij為通過式(1)或式(4)計算出的線路ij電導調(diào)整量，Δbij為通過式(2)或式(5)計算出的線路ij電納調(diào)整量。如圖2所示，采用IEEE3機9節(jié)點標準系統(tǒng)對本發(fā)明實施例中的一種用于SCADA系統(tǒng)上線路估計值改進方法的應用場景做進一步說明，具體以線路4-5為例進行說明：第一步、通過RTU獲得的相關SCADA實測數(shù)據(jù)如下表1所示：表1：測點P45Q45P54Q54V4V5量測值(p.u.)0.307283-0.0058590.3055470.1368800.98700.9755應當說明的是，量測值(p.u.)都是相應實測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后的標幺值。通過表1的相關數(shù)據(jù)，可以計算出線路4-5的在數(shù)據(jù)庫中的阻抗為Z45＝(0.005+j0.138)Ω，并利用該線路4-5阻抗為估算參數(shù)進行狀態(tài)估計，狀態(tài)估計后得到線路4-5的線路潮流及相角，即線路4-5線路相位估計值、線路4-5首末端有功功率估計值和線路4-5首末端無功功率估計值，具體如下表2所示：表2測點P’45Q’45P’54Q’54θ45估計值(p.u.)0.2866080.0023890.2861540.1418992.3322偏差率(％)6.74139.966.353.65——此時，偏差率是通過表2的估計值和表1的量測值計算出來的。第二步、計算線路4-5阻抗參數(shù)(電抗和電納)調(diào)整量，步驟如下：確定線路4-5的電壓等級為110kV，求估計前后線路潮流偏差量，ΔP45＝0.307283-0.286608＝0.0207，ΔQ45＝-0.005859-0.002389＝-0.0082，ΔP54＝0.305547-0.286154＝0.0194，ΔQ54＝0.136880-0.141899＝-0.0050；并將線路潮流偏差量帶入公式(1)和(2)中，求得Δg45＝1.5995，Δb45＝-3.1508；第三步、根據(jù)公式(6)，修正線路4-5阻抗，即Z/45＝1/(1/Z45+Δg45+Δb45)＝(0.0167+j0.0933)Ω；此時采用估計后的參數(shù)Z/45進行估計可得，具體如下表3所示：表3測點P”45Q”45P”54Q”54θ45估計值(p.u.)0.306670-0.0056010.3049710.1370341.6321偏差率(％)0.24.40.190.11——由此可見，修正阻抗參數(shù)后，狀態(tài)估計準確性可顯著提高。如圖3所示，為本發(fā)明實施例中，提供的一種用于SCADA系統(tǒng)上線路估計值改進系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：線路一次估算單元110，用于獲取當前電網(wǎng)拓撲結構下SCADA實測數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述獲取到的SCADA實測數(shù)據(jù)，得到所述當前電網(wǎng)拓撲結構中各線路阻抗，且進一步以所述得到的各線路阻抗分別為估算參數(shù)對各線路進行估算，計算出各線路估計值；其中，所述SCADA實測數(shù)據(jù)是通過SCADA實測所述當前電網(wǎng)拓撲結構中各節(jié)點電壓和相位以及各線路功率而獲得的；線路重新估算單元120，用于確定所述當前電網(wǎng)拓撲結構中各線路電壓等級，并根據(jù)所述確定的各線路電壓等級，調(diào)整各線路首末端電壓標幺值，且根據(jù)所述計算出的各線路估計值以及所述調(diào)整后的各線路首末端電壓標幺值，修正各線路阻抗，進一步將所述修正后的各線路阻抗再次分別設為估算參數(shù)后重新對各線路進行估算，得到各線路重新估算后的估計值。其中，所述線路一次估算單元110包括：數(shù)據(jù)獲取模塊1101，用于確定當前電網(wǎng)拓撲結構的節(jié)點及線路，并通過SCADA實測得到各節(jié)點電壓幅值、各節(jié)點電壓相位值、各線路首末端有功功率和各線路首末端無功功率；線路一次估算模塊1102，用于根據(jù)所述實測得到的各節(jié)點電壓幅值、各節(jié)點電壓相位值、各線路首末端有功功率及各線路首末端無功功率，計算出各線路阻抗，并以所述計算出的各線路阻抗分別為估算參數(shù)，計算出各線路相位估計值、各線路首末端有功功率估計值和各線路首末端無功功率估計值。其中，所述線路重新估算單元120包括：電壓區(qū)分調(diào)整模塊1201，用于根據(jù)所述SCADA實測得到各節(jié)點電壓幅值，確定各線路首末端電壓標幺值，并根據(jù)各線路電壓等級，調(diào)整各線路首末端電壓標幺值；其中，所述電壓等級包括110kV、220kV和500kV；當確定某一線路電壓等級為110kV或220kV時，將所確定電壓等級為110kV或220kV對應線路首末端電壓標幺值保持不變；當確定某一線路電壓等級為500kV時，將所確定電壓等級為500kV對應線路首末端電壓標幺值均設置為1；調(diào)整量獲取模塊1202，用于根據(jù)所述調(diào)整后的各線路首末端電壓標幺值以及所述計算出的各線路相位估計值、各線路首末端有功功率估計值和各線路首末端無功功率估計值，得到各線路電抗調(diào)整量及其對應的電納調(diào)整量；線路重新估算模塊1203，用于根據(jù)所述得到的各線路電抗調(diào)整量及其對應的電納調(diào)整量和所述計算出的線路阻抗，修正各線路阻抗，并將所述修正后的各線路阻抗分別再次作為估算參數(shù)，得到各線路修正后的相位估計值、各線路修正后的首末端有功功率估計值和各線路修正后的首末端無功功率估計值。實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果：本發(fā)明實施例基于SCADA實測數(shù)據(jù)對線路阻抗進行修正，結合元件參數(shù)(如各節(jié)點電壓幅值和相位值)和線路參數(shù)(如線路首末端有功功率和無功功率)來改進線路估計值，按不同電壓等級加以區(qū)別(如110kV、220kV和500kV)，從而降低了參數(shù)的冗余度，克服了不同線路的參數(shù)估計結果之間的相互影響，提高了估計精度，具有較強的理論基礎和較高的工程實用價值。值得注意的是，上述系統(tǒng)實施例中，所包括的各個系統(tǒng)單元只是按照功能邏輯進行劃分的，但并不局限于上述的劃分，只要能夠?qū)崿F(xiàn)相應的功能即可；另外，各功能單元的具體名稱也只是為了便于相互區(qū)分，并不用于限制本發(fā)明的保護范圍。本領域普通技術人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬件來完成，所述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質(zhì)中，所述的存儲介質(zhì)，如ROM/RAM、磁盤、光盤等。以上所揭露的僅為本發(fā)明較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權利范圍，因此依本發(fā)明權利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。當前第1頁1 2 3