CN103217581B - 基于稳态遥测技术实现线路参数辨识的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于稳态遥测技术实现线路参数辨识的方法，其步骤包括：S1：读取待测线路首端和末端的实时数据（U、I、P、Q），通过GPS时钟模块准确定时所述读取的实时数据并对所述实时数据分别进行稳态处理得到稳态数据（Uw、Iw、Pw、Qw）并分别保存为历史数据；S2：分别选取待测线路首端和末端预定时间的历史数据，得到待测线路首端的P1、Q1、I1以及末端的P2、Q2、I2，通过远动规约101、103实时发送到主站；S3：根据步骤S2得到的数据计算出线路的电阻与电抗；S4：根据步骤S3得到的数据分别求得理论线损率与统计线损率，并验证辨识的正确性。本发明能够在不改变现有EMS运行系统模型的情况下，提高数据的可用性，和能够准确辨识出线路运行的参数。而且该装置投入小，安装方便，提高EMS系统的应用。
Description
技术领域
本发明属于电力系统线路参数辨识技术领域，具体涉及一种基于稳态遥测技术实现线路参数辨识的方法和系统。
背景技术
电力线路的参数是电网的基础数据，电力系统中众多的分析程序，依赖于参数的准确性，不仅是电力系统状态估计的精度，尤其是故障分析、安全分析、电压及无功优化，对电网设备的参数精度依赖性更高。因此，准确的电网设备参数，对于保证电力系统的安全稳定运行具有非常重要的意义。
在实际应用中，大多数线路和设备参数都是设计值及设备投运前的实际测量值。但是，在实际应用中发现，这两者与真实的参数值相差很大，有的误差超过200%，或更高。究其原因，主要是实际测量中的测量精度不够或工频干扰对实测结果影响很大，又或者是随着时间的推移，线路及设备的老化，带来参数的改变。因此，我们必须找到更好的方法来得到线路及设备的真实参数。
利用遥测数据对线路参数进行辨识是其中一种比较好的方法，其中主要有两种方法：一是基于单一时段量测多个设备数据的参数辨识与估计法；二是基于多个时段量测单个设备数据的参数辨识与估计法。前者主要有增广状态估计法或参差灵敏度法，后者主要有“基于WAMS/SCADA混合量测的电网参数辨识与估计”《电力系统自动化》、“基于PMU实测数据的输电线路参数在线估计方法”《电力系统自动化》、“基于PMU量测数据的电力线路参数的辨识与估计方法”中国专利申请（201110024996.6）。上述方法各有优缺点，但由于对遥测数据及其坏数据产生的机理不了解，所以计算结果呈现不稳定性，甚至误差较大。
目前国网运行的RTU（远程终端控制）系统，均采用的综合自动化101规约、远动数据传送103规约等。规约里没有时标，而是装置根据系统设定，定时将装置采集的当前数据发送到主站，主站将采集的数据进行断面对齐，并打上时标。由于通讯问题，装置时钟不同步等多种问题的存在，造成数据不稳定，并且主站很难将同一时刻的数据进行对齐。
线路参数辨识模型是个稳态模型，其要求数据首先为稳态数据，再就是数据要同一时间断面。前面提到的参数辨识方法，由于对测数据及其坏数据产生的机理不了解，虽然也是用了各种技术来提高数据的精度，但都不是很理想。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于稳态遥测技术实现线路参数辨识的方法，其包括以下步骤：
一种基于稳态遥测技术实现线路参数辨识的方法，包括以下步骤：
S1：读取待测线路首端和末端的实时数据（U、I、P、Q），通过GPS时钟模块准确定时所述读取的实时数据并对所述实时数据分别进行特定稳态处理得到稳态数据（Uw、Iw、Pw、Qw）并分别保存为历史数据；
S2：分别选取待测线路首端和末端预定时间的历史数据，得到待测线路首端的P1、Q1、I1以及末端的P2、Q2、I2，以供通过远动规约101、103进行实时发送；
S3：根据步骤S2得到的数据计算出线路的电阻与电抗；
S4：根据步骤S3得到的数据分别求得理论线损率与统计线损率，并验证辨识的正确性。
本发明所述特定稳态处理是采用ZL200910158370稳态专利技术（，名称为郝玉山.“连续物理量测量装置及方法”的稳态专利技术:中国,200910158370[P]），去除采集到的暂态数据，保留稳态数据，计算得出稳态值。
对应的，本发明还提供一种基于稳态遥测技术实现线路参数辨识的系统，包括：首端数据处理模块、末端数据处理模块和控制中心数据处理模块。其中，所述首端和末端数据处理模块分别包括：
GPS时钟模块，用于输出时基和时标，以准确定时所述数据处理模块的时钟；CPU模块，用于对接收的线路首端/末端的实时数据进行特定的稳态处理，并获得稳态值以供保存为历史数据，选取待测首端/末端预定时间内的历史数据，得到待测线路首端的P1、Q1、I1以及末端的P2、Q2、I2；存储模块：用于存储实时数据、历史数据和计算获得的首端的P1、Q1、I1以及末端的P2、Q2、I2；通讯模块，用于根据远动规约101、103将采集的历史数据实时发送到控制中心数据处理模块。
所述控制中心数据处理模块包括：CPU模块，用于根据首端的P1、Q1、I1以及末端的P2、Q2、I2计算待测线路电阻、电抗、理论线损率与统计线损率；
GPS时钟模块，用于输出时基和时标；
验证模块，用于验证待测线路辨识的正确性。
其中，所述特定的稳态处理是采用ZL200910158370，名称为“连续物理量测量装置及方法”的稳态专利技术，去除采集到的暂态数据，保留稳态数据，计算得出稳态值。
附图说明
图1：为本发明实现基于稳态遥测技术实现线路参数辨识的方法的步骤示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的具体实施方式，所述实施方式在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
如图1所示，本发明为一种基于稳态遥测技术实现线路参数辨识的方法，包括以下步骤：
S1：读取待测线路首端和末端的实时数据，通过GPS时钟模块准确定时所述读取的实时数据（U、I、P、Q）并对所述实时数据分别进行特定稳态处理得到稳态数据（Uw、Iw、Pw、Qw）并分别保存为历史数据；S2：分别选取待测线路首端和末端预定时间的历史数据，计算得到待测线路首端的P1、Q1、I1以及末端的P2、Q2、I2，以供通过远动规约101、103进行实时发送；S3：根据步骤S2得到的数据计算出线路的电阻与电抗；S4：根据步骤S3得到的数据分别求得理论线损率与统计线损率，并验证辨识的正确性。
采用GPS时钟可以缩小不同测点的时间误差，准确对齐不同测点的断面数据，保证了采集的实时数据在同一时间断面。所述GPS模块能够准确定时所述装置的时钟，其误差是1μs。通过GPS时钟选定的准确对时下的稳态值被保存为历史数据，以确保首端和末端数据的时钟一致性。
除非特别说明，在本发明中所提到的特定稳态处理均指是采用ZL200910158370，名称为“连续物理量测量装置及方法”的稳态专利技术，去除采集到的暂态数据，保留稳态数据，计算得出稳态值。
具体而言，对于某段待测线路进行基于稳态遥测技术实现线路参数辨识，S1是分别读取线路首段和线路末段的实时数据。在读取线路首末两端实时数据的同时，通过GPS模块准确对于采集到的实时数据准确定时。所述GPS模块主要是用于输出时基和时标。这里所述时基为定时的基准信号，而所述时标一般可以理解为年月日时分秒。然后分别对于所读取的两组实时数据分别进行稳态处理。所述稳态处理包括去除采集到的暂态数据，保留稳态数据。这样就形成待测线路首末两端两组稳态值，分别保存形成线路首末两端两组历史数据。
在步骤S2中分别选取待测线路首末两端预定时间的历史数据，线路首端得到P1、Q1、I1，线路末端得到P2、Q2、I2。所述预定时间可以理解为整点、正分钟、整秒等。
在步骤S3中根据步骤S2得到的数据计算出线路的电阻与电抗。
作为例子，计算公式可以为：
电阻：R=（P1-P2）/I2；
电抗：X=（Q1-Q2）/I2
此处，I=I1=I2，为实测值。
在步骤S4中根据步骤S3得到的数据分别求得理论线损率与统计线损率，并验证辨识的正确性。
作为例子，计算公式可以为：
统计线损率=（P1-P2）/P1；
理论线损率=I2R。
当统计线损率与理论线损率误差在0.1%以内时，表示正确。
相应的，本发明还提供一种基于稳态遥测技术实现线路参数辨识的系统，包括：首端数据处理模块、末端数据处理模块和控制中心数据处理模块，其中，所述首端和末端数据处理模块分别包括：GPS时钟模块，用于输出时基和时标，以准确定时所述数据处理模块的时钟；CPU模块，用于对接收的线路首端/末端的实时数据进行特定的稳态处理，并获得稳态值以供保存为历史数据，选取待测首端/末端预定时间内的历史数据，计算得到待测线路首端的P1、Q1、I1以及末端的P2、Q2、I2；存储模块：用于存储实时数据、历史数据和计算获得的首端的P1、Q1、I1以及末端的P2、Q2、I2；通讯模块，用于根据远动规约101、103将采集的历史数据实时发送到控制中心数据处理模块。
所述控制中心数据处理模块包括：CPU模块，用于根据首端的P1、Q1、I1以及末端的P2、Q2、I2计算待测线路电阻、电抗、理论线损率与统计线损率；验证模块，用于验证待测线路辨识的正确性；GPS时钟模块，用于输出时基和时标。
所述GPS模块能够准确定时所述装置的时钟，其误差是1μs。
本发明的参数辨识系统的首端和末端数据处理模块可以放置在电力系统的RTU与线路采集单元之间。通过485总线串联地分别与RTU和线路采集单元连接。所述数据处理模块实时从线路采集单元读取实时采集数据，RTU通过485总线从数据处理模块中读取处理后的稳态数据，以便定时发送到主站。特别地，所述首端和末端数据处理模块可以连同线路采集装置一起设置在待测线路现场；也可以直接设置在控制中心中。
由于采用了GPS时钟，因此可以提高线路参数采集的精度，且由于各个线路参数采集和辨识时均使用统一的时钟，保证在整个电力系统中采集的实时数据在统一时间断面，在这种方式下进行的参数辨识的准确性也得以保证。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种基于稳态遥测技术实现线路参数辨识的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：读取待测线路首端和末端的实时数据U、I、P、Q，通过GPS时钟模块准确定时所述读取的实时数据并对所述实时数据分别进行特定稳态处理得到稳态数据Uw、Iw、Pw、Qw并分别保存为历史数据；
S2：分别选取待测线路首端和末端预定时间的稳态历史数据，得到待测线路首端的P1、Q1、I1以及末端的P2、Q2、I2，以供通过远动规约101、103进行实时发送；
S3：根据步骤S2得到的数据计算出线路的电阻与电抗；
S4：根据步骤S3得到的数据分别求得理论线损率与统计线损率，并验证辨识的正确性。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述特定稳态处理用于对线路首端和末端的实时数据进行稳态数据处理，计算出稳态值，
所述步骤S1中的特定稳态处理后，通过GPS时钟模块选定的准确对时下的稳态值被保存为历史数据，以确保首端和末端数据的时钟一致性。
3.一种基于稳态遥测技术实现线路参数辨识的系统，其特征在于，包括：首端数据处理模块、末端数据处理模块和控制中心数据处理模块，其中，所述首端和末端数据处理模块分别包括：
GPS时钟模块，用于输出时基和时标，以准确定时首端/末端数据处理模块的时钟；
CPU模块，用于对接收的线路首端/末端的实时数据进特定的稳态处理，并获得稳态值以供保存为历史数据，选取待测线路首端/末端预定时间内的历史数据，计算得到待测线路首端的P1、Q1、I1以及末端的P2、Q2、I2；
存储模块：用于存储实时数据、历史数据和计算获得的首端的P1、Q1、I1以及末端的P2、Q2、I2；
通讯模块，用于根据远动规约101、103将采集的历史数据实时发送到控制中心数据处理模块；
所述控制中心数据处理模块包括：
CPU模块，用于根据首端的P1、Q1、I1以及末端的P2、Q2、I2计算待测线路电阻、电抗、理论线损率与统计线损率；
验证模块，用于验证待测线路辨识的正确性。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：所述系统还包括首端和末端线路采集单元，用于分别采集线路首端和末端的实时数据。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述首端和末端数据处理模块设置在待测线路现场。
6.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述首端和末端数据处理模块设置在控制中心。
7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制中心数据处理模块设置在控制中心。
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