CN102156770A - 一种基于无功网损的电力系统支路电抗参数辨识方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于无功网损的电力系统支路电抗参数辨识方法，属于电力系统调度自动化与电网仿真技术领域。首先通过电力系统量测数据，计算电力系统每条支路输送功率的容量与无功网损的量测值；并根据电力系统状态估计计算结果，得到每条支路输送功率的容量与无功网损的估计值；将量测值与估计值相减，得到条支路输送功率的容量与无功网损的残差。比较每条支路输送功率容量残差与无功网损残差的符号，如果符号相反，则说明该条支路的电抗参数需要进行校核。本发明方法的计算量少，实现起来简单方便；本方法对不良电抗的定位精确，由于无功网损和支路容量之间的关系是本支路电抗数值最直接的体现，能够实现对错误参数的准确定位。

Description

一种基于无功网损的电力系统支路电抗参数辨识方法

技术领域

本发明涉及一种基于无功网损的电力系统支路电抗参数辨识方法，属于电力系统调度自动化与电网仿真技术领域。

背景技术

电力系统的支路参数是大部分电力系统分析计算功能的基础。在电力系统建模过程中，可能存在一些数值不准确的错误支路参数。这些错误支路参数，尤其是错误的支路电抗参数会严重影响电力系统分析计算的精度和可信性，因此就需要研究如何辨识电力系统中的错误支路电抗参数。

传统的支路电抗参数辨识方法是基于拉格朗日乘子法或灵敏度方法的，这些方法假定如果某条支路的电抗参数存在错误，则该条支路的相关量测残差将比正常支路的相关量测的残差大，电力系统状态估计的最小二乘目标函数对该支路电抗的灵敏度也比正常支路大。然而在实际的复杂电力系统中，由于量测本身存在误差，并存在误差很大的不良量测；此外错误电抗参数将导致附近的多个支路的相关量测残差变大，即存在残差淹没现象。因此在实际系统中，这些假设可能并不成立。这就使得传统的支路电抗参数辨识方法存在基础上的不可靠性，需要研究新的支路电抗参数辨识方法。

在电力系统建模过程中需要对错误的支路电抗参数进行辨识和估计，由于参数错误会引发残差污染现象，传统的电力系统支路电抗参数辨识方法难以准确地定位错误参数的位置。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于无功网损的电力系统支路电抗参数辨识方法，以用于对电力系统中的错误支路电抗参数进行辨识。

本发明方法提出的基于无功网损的电力系统支路电抗参数辨识方法，包括以下步骤：

(1)根据电力系统中量测系统的量测值，计算得到电网中每条支路的无功网损量测值和容量量测值，计算公式如下：

${\mathrm{Ql}}_k^{\mathrm{meas}}=|Q_{\mathrm{kij}}^{\mathrm{meas}}+Q_{\mathrm{kji}}^{\mathrm{meas}}|$

$S_k^{\mathrm{meas}}=\frac{1}{2}\sqrt{{\left(P_{\mathrm{kij}}^{\mathrm{meas}}\right)}^2+{\left(Q_{\mathrm{kij}}^{\mathrm{meas}}\right)}^2}+\frac{1}{2}\sqrt{{\left(P_{\mathrm{kji}}^{\mathrm{meas}}\right)}^2+{\left(Q_{\mathrm{kji}}^{\mathrm{meas}}\right)}^2}$

其中上标meas表示量测值，下标k表示第k号支路，i、j分别为支路的两端节点，表示第k号支路的无功网损量测值，

表示第k号支路的容量量测值，

分别表示第k号支路由端节点i流向端节点j的有功功率量测值和无功功率量测值，

表示第k号支路由端节点j流向端节点i的有功功率量测值和无功功率量测值；

(2)根据电力系统中量测系统的量测值及电力系统网络模型和参数，进行状态估计，得到电力系统状态估计结果；

(3)根据上述电力系统状态估计结果，计算得到电网中每条支路的无功网损估计值和容量估计值，计算公式如下：

${\mathrm{Ql}}_k^{\mathrm{se}}=|Q_{\mathrm{kij}}^{\mathrm{se}}+Q_{\mathrm{kji}}^{\mathrm{se}}|$

$S_k^{\mathrm{se}}=\frac{1}{2}\sqrt{{\left(P_{\mathrm{kij}}^{\mathrm{se}}\right)}^2+{\left(Q_{\mathrm{kij}}^{\mathrm{se}}\right)}^2}+\frac{1}{2}\sqrt{{\left(P_{\mathrm{kji}}^{\mathrm{se}}\right)}^2+{\left(Q_{\mathrm{kji}}^{\mathrm{se}}\right)}^2}$

其中上标se表示状态估计值，下标k表示第k号支路，i，j分别为支路两端节点，

表示第k号支路的无功网损状态估计值，

表示第k号支路的容量状态估计值，

分别表示第k号支路由端节点i流向端节点j的有功功率状态估计值和无功功率状态估计值，

表示第k号支路由端节点j流向端节点i的有功功率状态估计值和无功功率状态估计值；

(4)根据步骤(1)和步骤(3)的计算结果，计算电网中每条支路容量和无功网损的残差，计算公式如下：

${\mathrm{Ql}}_k^{\mathrm{rad}}={\mathrm{Ql}}_k^{\mathrm{meas}}-{\mathrm{Ql}}_k^{\mathrm{se}}$

$S_k^{\mathrm{rad}}=S_k^{\mathrm{meas}}-S_k^{\mathrm{se}}$

其中上标rad表示残差，

和

分别表示k号支路的无功网损残差和容量残差；

(5)对电网中的每条支路进行判断，若

则该条支路的电抗参数存在错误，需要进行校核，若

则该条支路的电抗参数不存在错误。

本发明提出的基于无功网损的电力系统支路电抗参数辨识方法，其优点是：

1、本方法计算量少，实现起来简单方便，不需要额外的灵敏度计算，也不需要对状态估计程序进行修改。直接基于现有的状态估计程序，附加少量的标量运算即可完成。

2、本发明方法对电网中不良电抗的定位精确，由于无功网损和支路容量之间的关系是本支路电抗数值最直接的体现，因此本发明方法能够实现对错误参数的准确定位。

具体实施方式

本发明提出的基于无功网损的电力系统支路电抗参数辨识方法，包括以下步骤：

(1)根据电力系统中量测系统的量测值，计算得到电网中每条支路的无功网损量测值和容量量测值，计算公式如下：

${\mathrm{Ql}}_k^{\mathrm{meas}}=|Q_{\mathrm{kij}}^{\mathrm{meas}}+Q_{\mathrm{kji}}^{\mathrm{meas}}|$

$S_k^{\mathrm{meas}}=\frac{1}{2}\sqrt{{\left(P_{\mathrm{kij}}^{\mathrm{meas}}\right)}^2+{\left(Q_{\mathrm{kij}}^{\mathrm{meas}}\right)}^2}+\frac{1}{2}\sqrt{{\left(P_{\mathrm{kji}}^{\mathrm{meas}}\right)}^2+{\left(Q_{\mathrm{kji}}^{\mathrm{meas}}\right)}^2}$

其中上标meas表示量测值，下标k表示第k号支路，i、j分别为支路的两端节点，

表示第k号支路的无功网损量测值，

表示第k号支路的容量量测值，

分别表示第k号支路由端节点i流向端节点j的有功功率量测值和无功功率量测值，

表示第k号支路由端节点j流向端节点i的有功功率量测值和无功功率量测值；

(2)根据电力系统中量测系统的量测值及电力系统网络模型和参数，进行状态估计，即求解如下的状态估计优化模型：

$\min \underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{R_i}{(z_i-h_i\left(x\right))}^2$

s.t    c(x)＝0

其中R_i、z_i、h_i分别为第i号量测的量测标准差、量测值和量测函数；m为系统量测数，x为电力系统状态变量，由节点电压的幅值和相角组成，c(x)＝0表示零注入等式约束。对以上的电力系统状态估计优化模型进行求解，就能得到电力系统状态估计结果；

(3)根据上述电力系统状态估计结果，计算得到电网中每条支路的无功网损估计值和容量估计值，计算公式如下：

${\mathrm{Ql}}_k^{\mathrm{se}}=|Q_{\mathrm{kij}}^{\mathrm{se}}+Q_{\mathrm{kji}}^{\mathrm{se}}|$

$S_k^{\mathrm{se}}=\frac{1}{2}\sqrt{{\left(P_{\mathrm{kij}}^{\mathrm{se}}\right)}^2+{\left(Q_{\mathrm{kij}}^{\mathrm{se}}\right)}^2}+\frac{1}{2}\sqrt{{\left(P_{\mathrm{kji}}^{\mathrm{se}}\right)}^2+{\left(Q_{\mathrm{kji}}^{\mathrm{se}}\right)}^2}$

其中上标se表示状态估计值，下标k表示第k号支路，i，j分别为支路两端节点，

表示第k号支路的无功网损状态估计值，表示第k号支路的容量状态估计值，

分别表示第k号支路由端节点i流向端节点j的有功功率状态估计值和无功功率状态估计值，

表示第k号支路由端节点j流向端节点i的有功功率状态估计值和无功功率状态估计值；

(4)根据步骤(1)和步骤(3)的计算结果，计算电网中每条支路容量和无功网损的残差，计算公式如下：

${\mathrm{Ql}}_k^{\mathrm{rad}}={\mathrm{Ql}}_k^{\mathrm{meas}}-{\mathrm{Ql}}_k^{\mathrm{se}}$

$S_k^{\mathrm{rad}}=S_k^{\mathrm{meas}}-S_k^{\mathrm{se}}$

其中上标rad表示残差，

和

分别表示k号支路的无功网损残差和容量残差；

(5)对电网中的每条支路进行判断，若

则该条支路的电抗参数存在错误，需要进行校核，若

则该条支路的电抗参数不存在错误。

Claims (1)

1.一种基于无功网损的电力系统支路电抗参数辨识方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)根据电力系统中量测系统的量测值，计算得到电网中每条支路的无功网损量测值和容量量测值，计算公式如下：

${\mathrm{Ql}}_k^{\mathrm{meas}}=|Q_{\mathrm{kij}}^{\mathrm{meas}}+Q_{\mathrm{kji}}^{\mathrm{meas}}|$

$S_k^{\mathrm{meas}}=\frac{1}{2}\sqrt{{\left(P_{\mathrm{kij}}^{\mathrm{meas}}\right)}^2+{\left(Q_{\mathrm{kij}}^{\mathrm{meas}}\right)}^2}+\frac{1}{2}\sqrt{{\left(P_{\mathrm{kji}}^{\mathrm{meas}}\right)}^2+{\left(Q_{\mathrm{kji}}^{\mathrm{meas}}\right)}^2}$

其中上标meas表示量测值，下标k表示第k号支路，i、j分别为支路的两端节点，

表示第k号支路的无功网损量测值，表示第k号支路的容量量测值，

分别表示第k号支路由端节点i流向端节点j的有功功率量测值和无功功率量测值，

表示第k号支路由端节点j流向端节点i的有功功率量测值和无功功率量测值；

(2)根据电力系统中量测系统的量测值及电力系统网络模型和参数，进行状态估计，得到电力系统状态估计结果；

(3)根据上述电力系统状态估计结果，计算得到电网中每条支路的无功网损估计值和容量估计值，计算公式如下：

${\mathrm{Ql}}_k^{\mathrm{se}}=|Q_{\mathrm{kij}}^{\mathrm{se}}+Q_{\mathrm{kji}}^{\mathrm{se}}|$

$S_k^{\mathrm{se}}=\frac{1}{2}\sqrt{{\left(P_{\mathrm{kij}}^{\mathrm{se}}\right)}^2+{\left(Q_{\mathrm{kij}}^{\mathrm{se}}\right)}^2}+\frac{1}{2}\sqrt{{\left(P_{\mathrm{kji}}^{\mathrm{se}}\right)}^2+{\left(Q_{\mathrm{kji}}^{\mathrm{se}}\right)}^2}$

其中上标se表示状态估计值，下标k表示第k号支路，i，j分别为支路两端节点，

表示第k号支路的无功网损状态估计值，

表示第k号支路的容量状态估计值，

分别表示第k号支路由端节点i流向端节点j的有功功率状态估计值和无功功率状态估计值，表示第k号支路由端节点j流向端节点i的有功功率状态估计值和无功功率状态估计值；

(4)根据步骤(1)和步骤(3)的计算结果，计算电网中每条支路容量和无功网损的残差，计算公式如下：

${\mathrm{Ql}}_k^{\mathrm{rad}}={\mathrm{Ql}}_k^{\mathrm{meas}}-{\mathrm{Ql}}_k^{\mathrm{se}}$

$S_k^{\mathrm{rad}}=S_k^{\mathrm{meas}}-S_k^{\mathrm{se}}$

其中上标rad表示残差，

和

分别表示k号支路的无功网损残差和容量残差；

(5)对电网中的每条支路进行判断，若

则该条支路的电抗参数存在错误，需要进行校核，若

则该条支路的电抗参数不存在错误。