CN103618309A - 电网中误差参数的调节方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电网中误差参数的调节方法和系统，包括：根据电网的状态变量的残差值计算所述状态变量的百分比残差；比较所述百分比残差与残差阈值，若所述百分比残差大于所述残差阈值，则将所述状态变量作为问题变量，并将所述问题变量的相关支路作为可疑支路；调节所述可疑支路的可疑参数；判断所述可疑参数的变化，是否会引起所述状态变量的状态估计目标函数的函数值变化，若是，则判定所述可疑参数为误差参数；对所述误差参数进行修正，获得所述误差参数的修正值，并将所述可疑支路的所述可疑参数调节至所述修正值。实施本发明的方法和系统，不降低数据冗余度的同时，提高错误数据诊断的准确性。

Description

电网中误差参数的调节方法和系统

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种电网中误差参数的调节方法和系统。

背景技术

电力系统的状态估计作为能量管理系统的基础模块，是所有高级应用的基础。已有的状态估计算法多采用基本加权最小二乘法，或者由其派生出来的快速解耦法。

但是，在状态估计过程中，网络参数错误，会使得目标函数值偏离较大，严重影响电力系统的状态估计结果，进而影响电力系统的正常运行。

发明内容

基于此，有必要针对电网的状态估计中，网络参数错误，会使得目标函数值偏离较大，严重影响电力系统的状态估计结果，进而影响电力系统的正常运行的问题，提供一种电网中误差参数的调节方法和系统。

一种电网中误差参数的调节方法，包括以下步骤：

根据电网的状态变量的残差值计算所述状态变量的百分比残差；

比较所述百分比残差与残差阈值，若所述百分比残差大于所述残差阈值，则将所述状态变量作为问题变量，并将所述问题变量的相关支路作为可疑支路；

调节所述可疑支路的可疑参数；

判断所述可疑参数的变化，是否会引起所述状态变量的状态估计目标函数的函数值变化，若是，则判定所述可疑参数为误差参数；

对所述误差参数进行修正，获得所述误差参数的修正值，并将所述可疑支路的所述可疑参数调节至所述修正值。

一种电网中误差参数的调节系统，包括：

残差模块，用于根据电网的状态变量的残差值计算所述状态变量的百分比残差；

比较模块，用于比较所述百分比残差与残差阈值，若所述百分比残差大于所述残差阈值，则将所述状态变量作为问题变量，并将所述问题变量的相关支路作为可疑支路；

调节模块，用于调节所述可疑支路的可疑参数；

判断模块，用于判断所述可疑参数的变化，是否会引起所述状态变量的状态估计目标函数的函数值变化，若是，则判定所述可疑参数为误差参数；

修正模块，用于对所述误差参数进行修正，获得所述误差参数的修正值，并将所述可疑支路的所述可疑参数调节至所述修正值。

本发明所述的电网中误差参数的调节方法和系统，综合考虑了参数错误和量测错误，通过电网的状态变量的残差值计算所述状态变量的百分比残差，比较百分比残差确定可疑支路，再通过调节所述可疑支路的可疑参数，判断所述可疑参数的变化，是否会引起所述状态变量的状态估计目标函数的函数值变化，若是，则判定所述可疑参数为误差参数，最终对所述误差参数进行修正，获得所述误差参数的修正值，并将所述可疑支路的所述可疑参数调节至所述修正值，可逐一排查可疑参数，不降低数据冗余度的同时，提高了错误数据诊断的准确性，可适用于大规模电力系统。

附图说明

图1是本发明电网中误差参数的调节方法第一实施方式的流程示意图；

图2是本发明电网中误差参数的调节方法第二实施方式的流程示意图；

图3是本发明电网中误差参数的调节系统第一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，图1是本发明电网中误差参数的调节方法第一实施方式的流程示意图。

本实施方式的所述电网中误差参数的调节方法包括以下步骤：

步骤101，根据电网的状态变量的残差值计算所述状态变量的百分比残差。

步骤102，比较所述百分比残差与残差阈值，若所述百分比残差大于所述残差阈值，则将所述状态变量作为问题变量，并将所述问题变量的相关支路作为可疑支路。

步骤103，调节所述可疑支路的可疑参数。

步骤104，判断所述可疑参数的变化，是否会引起所述状态变量的状态估计目标函数的函数值变化，若是，则判定所述可疑参数为误差参数。

步骤105，对所述误差参数进行修正，获得所述误差参数的修正值，并将所述可疑支路的所述可疑参数调节至所述修正值。

本实施方式所述的电网中误差参数的调节方法，

综合考虑了参数错误和量测错误，通过电网的状态变量的残差值计算所述状态变量的百分比残差，比较百分比残差确定可疑支路，再通过调节所述可疑支路的可疑参数，判断所述可疑参数的变化，是否会引起所述状态变量的状态估计目标函数的函数值变化，若是，则判定所述可疑参数为误差参数，最终沿着所述状态估计目标函数的函数值减小的方向，通过对所述误差参数进行修正，获得所述误差参数的修正值，并将所述可疑支路的所述可疑参数调节至所述修正值，可逐一排查可疑参数，不降低数据冗余度的同时，提高了错误数据诊断的准确性，可适用于大规模电力系统。

其中，对于步骤101，所述状态变量优选地为待进行状态评估的节点的电压矢量。

电网系统通常通过基本加权最小二乘法，对电网的状态变量进行状态估计，基本加权最小二乘法中状态估计目标函数为：

$\underset{X}{\min }J\left(X\right)={[Z-h\left(X\right)]}^T{R}^{-1}[Z-h\left(X\right)]---\left(1\right)$

其中，J(X)是状态估计目标函数，X是待估节点的电压矢量（状态变量），Z为遥测矢量，h(X)为非线性遥测函数，上标T表示矩阵的转置，R是遥测误差的协方差阵。只要有一组待估节点的电压矢量X，就可以计算出一组遥测矢量h(X)，测定的遥测矢量Z与非线性遥测函数h(X)的差称为残差，即：

r(X)＝Z-h(X)      （2）

在一个实施例中，所述根据电网的状态变量的残差值计算所述状态变量的百分比残差的步骤包括以下步骤：

判断所述残差值是否为零。

若是，则所述状态变量的百分比残差为零。

若否，判断所述状态变量的遥测值是否为零。

若所述遥测值为零，则获取所述残差值与所述状态变量的非线性遥测函数值的比值，为所述状态变量的百分比残差。

若所述遥测值不为零，则获取所述残差值与所述遥测值的比值为所述状态变量的百分比残差。

在另一个实施例中，在执行所述根据电网的状态变量的残差值计算所述状态变量的百分比残差的步骤之前，还包括以下步骤：

读入电网运行基础数据，包括网络拓扑结构、网络元件参数和遥信遥测量（遥测值）。

假设网络拓扑结构和网络元件参数正确，采用加权最小二乘法状态估计，计算式（1）目标函数J(X)的函数值，式（2）残差值r(X)。

对于步骤102，所述残差阈值的数值一般取为0.05，当问题变量有多个时，将所有问题变量集合到一起组成一个问题变量集合。

优选地，所述相关支路优选地，为与所述状态变量所在的节点有交集的支路，如经过所述状态变量所在的节点的支路。

对于步骤103，可直接调节参参数的数值，也可调节参数量的位置信息。

所述可疑参数可以为所述可疑支路中的任意一个参数，若没有预设判定可疑参数的基准，可将所述可疑支路的所有参数定为可疑参数，一一进行调节确认是否为误差参数。

在一个实施例中，所述调节所述可疑支路的可疑参数的步骤包括以下步骤：

根据所述可疑支路的支路类型，确定所述可疑支路中的可疑参数。

调节所述可疑参数。

其中，所述根据所述可疑支路的支路类型，确定所述可疑支路中的可疑参数的步骤包括以下步骤：

若所述可疑支路为线路支路，确定所述可疑支路中的可疑参数为线路阻抗。

若所述可疑支路为变压器支路，确定所述可疑支路中的可疑参数为变压器抽头位置和/或变压器支路的阻抗。

其中，首先要确定可疑支路是线路支路还是变压器支路，如果是线路支路，可忽略线路对地电容对状态估计目标函数J(X)的函数值的影响，则错误参数可能是线路阻抗，线路阻抗的错误会导致与此支路相关连的状态变量（功率和/或电流量）的残差值增大。

如果是变压器支路，则无偿参数可能为变压器抽头位置或者变压器支路的阻抗，变压器抽头位置的错误，会使得支路上的状态变量（无功量测量）残差值和相关联的状态变量（节点电压幅值量测）的残差值增大，变压器支路阻抗错误会使得支路上的有功功率和电流的残差值普遍增大。

对于步骤104，在判断所述可疑参数的变化，是否会引起所述状态变量的状态估计目标函数的函数值变化时，将可疑支路的可疑参数的大小逐一递增或递减，计算目标函数值J(X)，若此可疑支路参数无论递增还是递减，目标函数值J(X)都不减小，可认为该参数正确。

在一个实施例中，所述判断所述可疑参数的变化，是否会引起所述状态变量的状态估计目标函数的函数值变化，若是，则判定所述可疑参数为误差参数步骤包括以下步骤：

将所述可疑参数的数值递增或递减。

所述可疑参数的数值每变化一次，通过基本加权最小二乘法计算一次所述状态变量的状态估计目标函数的函数值。

若每次计算所得的状态估计目标函数的函数值都一样，则判定所述可疑参数不是误差参数，若否，则判定所述可疑参数为误差参数。

对于步骤105，所述对所述误差参数进行修正，获得所述误差参数的修正值，并将所述可疑支路的所述可疑参数调节至所述修正值的步骤还包括以下步骤：

沿着所述状态估计目标函数的函数值减小的方向，通过牛顿下山法求解所述误差参数的修正值。

优选地，采用牛顿下山法可获得可疑参数最优值。

进一步地，可在将所述可疑支路的所述可疑参数调节至所述修正值后，对所述电网的所述状态变量进行状态估计。

在其他实施方式中，还可以采取本领域技术人员惯用的其他技术手段，对所述误差参数进行修正。

请参阅图2，图2是本发明电网中误差参数的调节方法第二实施方式的流程示意图。

本实施方式的电网中误差参数的调节方法与第一实施方式的区别在于：所述比较所述百分比残差与残差阈值，若所述百分比残差大于所述残差阈值，则将所述状态变量作为问题变量，并将所述问题变量的相关支路作为可疑支路的步骤包括以下步骤：

步骤201，将电网中的所有问题变量组成问题变量集合。

步骤202，获取所述问题变量集合中各问题变量所处节点的节点号、各问题变量的注入潮流的节点号和各问题变量的支路潮流的首尾节点号，将获取的节点号形成的支路作为问题支路。

步骤203，计算所述问题变量集合中每个问题变量与其它问题变量间的相关度之和，作为每个问题变量的相关度指标。

步骤204，将与各问题支路相关的问题变量的相关度指标相加，作为各问题支路的相关度指标。

步骤205，将相关度指标超过指标阈值的问题支路作为可疑支路。

本实施方式所述的电网中误差参数的调节方法，通过问题变量所处节点的节点号、各问题变量的注入潮流的节点号和各问题变量的支路潮流的首尾节点号确定问题支路，进而计算问题变量的相关度获得问题支路的相关度指标，再根据问题支路的相关度指标确定可疑支路，可准确快速找到排除不存在可疑参数的问题支路，快速定位可疑支路，方便快捷。

其中，对于步骤205，所述指标阈值通常取为3，还可按照问题支路的相关度指标由大到小排序进行排序，相关度指标越大的问题支路存在参数错误的可能性非常大，可优先判定相关度指标大的可疑参数是否为误差参数。

在一个实施例中，所述计算所述问题变量集合中每个问题变量与其它问题变量间的相关度之和，作为每个问题变量的相关度指标的步骤包括以下步骤：

判断所述问题变量集合中任意两个问题变量是否处在所述电网的网络拓扑中处于同一节点，若是则所述两个问题变量间的相关度为1；

若否，判断所述两个问题变所处的两个不同节点间是否存在直接连接的支路，若是，则所述两个问题变量间的相关度为1，若否则所述两个问题变量间的相关度为0。

请参阅图3，图3是本发明电网中误差参数的调节系统第一实施方式的结构示意图。

本实施方式的所述电网中误差参数的调节系统包括残差模块100、比较模块200、条件模块300、判断模块400和修正模块500，其中：

残差模块100，用于根据电网的状态变量的残差值计算所述状态变量的百分比残差。

比较模块200，用于比较所述百分比残差与残差阈值，若所述百分比残差大于所述残差阈值，则将所述状态变量作为问题变量，并将所述问题变量的相关支路作为可疑支路。

调节模块300，用于调节所述可疑支路的可疑参数。

判断模块400，用于判断所述可疑参数的变化，是否会引起所述状态变量的状态估计目标函数的函数值变化，若是，则判定所述可疑参数为误差参数。

修正模块500，用于对所述误差参数进行修正，获得所述误差参数的修正值，并将所述可疑支路的所述可疑参数调节至所述修正值。

本实施方式所述的电网中误差参数的调节系统，通过电网的状态变量的残差值计算所述状态变量的百分比残差，比较百分比残差确定可疑支路，再通过调节所述可疑支路的可疑参数，判断所述可疑参数的变化，是否会引起所述状态变量的状态估计目标函数的函数值变化，若是，则判定所述可疑参数为误差参数，最终沿着所述状态估计目标函数的函数值减小的方向，通过对所述误差参数进行修正，获得所述误差参数的修正值，并将所述可疑支路的所述可疑参数调节至所述修正值，可逐一排查可疑参数，不降低数据冗余度的同时，提高了错误数据诊断的准确性，可适用于大规模电力系统。

其中，低于残差模块100，所述状态变量优选地为待进行状态评估的节点的电压矢量。

在一个实施例中，残差模块100还用于：

判断所述残差值是否为零。

若是，则所述状态变量的百分比残差为零。

若否，判断所述状态变量的遥测值是否为零。

若所述遥测值为零，则获取所述残差值与所述状态变量的非线性遥测函数值的比值，为所述状态变量的百分比残差。

若所述遥测值不为零，则获取所述残差值与所述遥测值的比值为所述状态变量的百分比残差。

在另一个实施例中，还包括读取模块，用于：

读入电网运行基础数据，包括网络拓扑结构、网络元件参数和遥信遥测量（遥测值）。

假设网络拓扑结构和网络元件参数正确，采用加权最小二乘法状态估计，计算式（1）目标函数J(X)的函数值，式（2）残差值r(X)。

对于比较模块200，所述残差阈值的数值一般取为0.05，当问题变量有多个时，将所有问题变量集合到一起组成一个问题变量集合。

优选地，所述相关支路优选地为与所述状态变量所在的节点有交集的支路，如经过所述状态变量所在的节点的支路。

对于调节模块300，可直接调节参参数的数值，也可调节参数量的位置信息。

所述可疑参数可以为所述可疑支路中的任意一个参数，若没有预设判定可疑参数的基准，可将所述可疑支路的所有参数定为可疑参数，一一进行调节确认是否为误差参数。

在一个实施例中，调节模块300可用于：

根据所述可疑支路的支路类型，确定所述可疑支路中的可疑参数。

调节所述可疑参数。

其中，所述根据所述可疑支路的支路类型，确定所述可疑支路中的可疑参数的步骤包括以下步骤：

若所述可疑支路为线路支路，确定所述可疑支路中的可疑参数为线路阻抗。

若所述可疑支路为变压器支路，确定所述可疑支路中的可疑参数为变压器抽头位置和/或变压器支路的阻抗。

其中，首先要确定可疑支路是线路支路还是变压器支路，如果是线路支路，可忽略线路对地电容对状态估计目标函数J(X)的函数值的影响，则错误参数可能是线路阻抗，线路阻抗的错误会导致与此支路相关连的状态变量（功率和/或电流量）的残差值增大。

如果是变压器支路，则无偿参数可能为变压器抽头位置或者变压器支路的阻抗，变压器抽头位置的错误，会使得支路上的状态变量（无功量测量）残差值和相关联的状态变量（节点电压幅值量测）的残差值增大，变压器支路阻抗错误会使得支路上的有功功率和电流的残差值普遍增大。

对于判断模块400，在判断所述可疑参数的变化，是否会引起所述状态变量的状态估计目标函数的函数值变化时，将可疑支路的可疑参数的大小逐一递增或递减，计算目标函数值J(X)，若此可疑支路参数无论递增还是递减，目标函数值J(X)都不减小，可认为该参数正确。

在一个实施例中，判断模块400进一步可用于：

将所述可疑参数的数值递增或递减。

所述可疑参数的数值每变化一次，通过基本加权最小二乘法计算一次所述状态变量的状态估计目标函数的函数值。

若每次计算所得的状态估计目标函数的函数值都一样，则判定所述可疑参数不是误差参数，若否，则判定所述可疑参数为误差参数。

对于修正模块500，可用于沿着所述状态估计目标函数的函数值减小的方向，通过牛顿下山法求解所述误差参数的修正值，并将所述可疑支路的所述可疑参数调节至所述修正值。

优选地，采用牛顿下山法可获得可疑参数最优值。

进一步地，可在并将所述可疑支路的所述可疑参数调节至所述修正值后，对所述电网的所述状态变量进行状态估计。

在其他实施方式中，还可以采取本领域技术人员惯用的其他技术手段，对所述误差参数进行修正。

以下所述是本发明电网中误差参数的调节系统第二实施方式。

本实施方式的电网中误差参数的识别系统与第一实施方式的区别在于：比较模块200还可进一步用于：

将电网中的所有问题变量组成问题变量集合。

获取所述问题变量集合中各问题变量所处节点的节点号、各问题变量的注入潮流的节点号和各问题变量的支路潮流的首尾节点号，将获取的节点号形成的支路作为问题支路。

计算所述问题变量集合中每个问题变量与其它问题变量间的相关度之和，作为每个问题变量的相关度指标。

将与各问题支路相关的问题变量的相关度指标相加，作为各问题支路的相关度指标。

将相关度指标超过指标阈值的问题支路作为可疑支路。

本实施方式所述的电网中误差参数的调节系统，通过问题变量所处节点的节点号、各问题变量的注入潮流的节点号和各问题变量的支路潮流的首尾节点号确定问题支路，进而计算问题变量的相关度获得问题支路的相关度指标，再根据问题支路的相关度指标确定可疑支路，可准确快速找到排除不存在可疑参数的问题支路，快速定位可疑支路，方便快捷。

其中，所述指标阈值通常取为3，还可按照问题支路的相关度指标由大到小排序进行排序，相关度指标越大的问题支路存在参数错误的可能性非常大，可优先判定相关度指标大的可疑参数是否为误差参数。

在一个实施例中，比较模块200还可用于：

判断所述问题变量集合中任意两个问题变量是否处在所述电网的网络拓扑中处于同一节点，若是则所述两个问题变量间的相关度为1；

若否，判断所述两个问题变所处的两个不同节点间是否存在直接连接的支路，若是，则所述两个问题变量间的相关度为1，若否则所述两个问题变量间的相关度为0。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电网中误差参数的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据电网的状态变量的残差值计算所述状态变量的百分比残差；

比较所述百分比残差与残差阈值，若所述百分比残差大于所述残差阈值，则将所述状态变量作为问题变量，并将所述问题变量的相关支路作为可疑支路；

调节所述可疑支路的可疑参数；

判断所述可疑参数的变化，是否会引起所述状态变量的状态估计目标函数的函数值变化，若是，则判定所述可疑参数为误差参数；

对所述误差参数进行修正，获得所述误差参数的修正值，并将所述可疑支路的所述可疑参数调节至所述修正值。

2.根据权利要求1所述的电网中误差参数的调节方法，其特征在于，所述根据电网的状态变量的残差值计算所述状态变量的百分比残差的步骤包括以下步骤：

判断所述残差值是否为零；

若是，则所述状态变量的百分比残差为零；

若否，判断所述状态变量的遥测值是否为零；

若所述遥测值为零，则获取所述残差值与所述状态变量的非线性遥测函数值的比值，为所述状态变量的百分比残差；

若所述遥测值不为零，则获取所述残差值与所述遥测值的比值为所述状态变量的百分比残差。

3.根据权利要求1所述的电网中误差参数的调节方法，其特征在于，所述调节所述可疑支路的可疑参数的步骤包括以下步骤：

根据所述可疑支路的支路类型，确定所述可疑支路中的可疑参数；

调节所述可疑参数。

4.根据权利要求3所述的电网中误差参数的调节方法，其特征在于，所述根据所述可疑支路的支路类型，确定所述可疑支路中的可疑参数的步骤包括以下步骤：

若所述可疑支路为线路支路，确定所述可疑支路中的可疑参数为线路阻抗；

若所述可疑支路为变压器支路，确定所述可疑支路中的可疑参数为变压器抽头位置和/或变压器支路的阻抗。

5.根据权利要求1所述的电网中误差参数的调节方法，其特征在于，所述比较所述百分比残差与残差阈值，若所述百分比残差大于所述残差阈值，则将所述状态变量作为问题变量，并将所述问题变量的相关支路作为可疑支路的步骤包括以下步骤：

将电网中的所有问题变量组成问题变量集合；

获取所述问题变量集合中各问题变量所处节点的节点号、各问题变量的注入潮流的节点号和各问题变量的支路潮流的首尾节点号，将获取的节点号形成的支路作为问题支路；

计算所述问题变量集合中每个问题变量与其它问题变量间的相关度之和，作为每个问题变量的相关度指标；

将与各问题支路相关的问题变量的相关度指标相加，作为各问题支路的相关度指标；

将相关度指标超过指标阈值的问题支路作为可疑支路。

6.根据权利要求5所述的电网中误差参数的调节方法，其特征在于，所述计算所述问题变量集合中每个问题变量与其它问题变量间的相关度之和，作为每个问题变量的相关度指标的步骤包括以下步骤：

判断所述问题变量集合中任意两个问题变量是否处在所述电网的网络拓扑中处于同一节点，若是则所述两个问题变量间的相关度为1；

若否，判断所述两个问题变所处的两个不同节点间是否存在直接连接的支路，若是，则所述两个问题变量间的相关度为1，若否则所述两个问题变量间的相关度为0。

7.根据权利要求1所述的电网中误差参数的调节方法，其特征在于，所述判断所述可疑参数的变化，是否会引起所述状态变量的状态估计目标函数的函数值变化，若是，则判定所述可疑参数为误差参数步骤包括以下步骤：

将所述可疑参数的数值递增或递减；

所述可疑参数的数值每变化一次，通过基本加权最小二乘法计算一次所述状态变量的状态估计目标函数的函数值；

若每次计算所得的状态估计目标函数的函数值都一样，则判定所述可疑参数不是误差参数，若否，则判定所述可疑参数为误差参数。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的电网中误差参数的调节方法，其特征在于，所述对所述误差参数进行修正，获得所述误差参数的修正值，并将所述可疑支路的所述可疑参数调节至所述修正值的步骤还包括以下步骤：

沿着所述状态估计目标函数的函数值减小的方向，通过牛顿下山法求解所述误差参数的修正值。

9.一种电网中误差参数的调节系统，其特征在于，包括：

残差模块，用于根据电网的状态变量的残差值计算所述状态变量的百分比残差；

比较模块，用于比较所述百分比残差与残差阈值，若所述百分比残差大于所述残差阈值，则将所述状态变量作为问题变量，并将所述问题变量的相关支路作为可疑支路；

调节模块，用于调节所述可疑支路的可疑参数；

判断模块，用于判断所述可疑参数的变化，是否会引起所述状态变量的状态估计目标函数的函数值变化，若是，则判定所述可疑参数为误差参数；

修正模块，用于对所述误差参数进行修正，获得所述误差参数的修正值，并将所述可疑支路的所述可疑参数调节至所述修正值。

10.根据权利要求9所述的电网中误差参数的调节系统，其特征在于，所述修正模块还用于沿着所述状态估计目标函数的函数值减小的方向，通过牛顿下山法求解所述误差参数的修正值。

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