CN103679553B - 电网状态估计系统的评估方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种电网状态估计系统的评估方法和系统，其中方法包括：获取电力系统的初始断面数据；当初始断面数据不匹配故障数据库时，用非线性回归方法计算所述初始断面数据对应的回归系数，其中，故障数据库记录故障数据的判据；根据所述初始断面数据对应的回归系数、评估目标信息从案例库中匹配出对应的案例数据；将所述初始断面数据与案例数据进行叠加，获得评估电网状态估计系统的断面数据；根据所述断面数据对电网状态估计系统进行评估。通过本发明方案，提高了评估电网状态估计系统的准确性。

Description

电网状态估计系统的评估方法和系统

技术领域

本发明涉及电网技术领域，特别是涉及一种电网状态估计系统的评估方法和系统。

背景技术

状态估计是利用实时量测系统的冗余度来提高数据精度，自动排除随机干扰所引起的错误信息，估计或预报系统的运行状态。电力系统状态估计是电力系统调度、控制、安全评估等方面的基础，也是电能管理系统的核心组成部分。

近年来，电力企业始终致力于提高EMS高级应用软件的实用化，而状态估计软件的实用化又是其中的重点，如何提高状态估计的计算精度，使之带动整个高级应用软件的实用化，是EMS运行维护人员非常关心的问题。目前各厂家已开发出不同的状态估计系统，各系统具有自己特殊的模型，特点各异，且使用的估计算法差异极大，使得各系统的性能评价非常困难。但由于电力系统的安全行要求，状态估计系统运行前必须实施严格的策略测试和功能及性能核查，确保投运后的零风险。这就需要一个全面有效的评估手段对预计投入运行的状态估计系统进行安全分析和有效性评估。

传统技术中，直接获取的断面数据没有典型性。比如，需要某种故障数据时，实际电网可能几年才发生一次这样的故障，利用直接获得的断面数据进行状态估计系统的评估，导致评估的准确性低。

发明内容

基于此，有必要针对评估电网状态估计系统准确性低的问题，提供一种电网状态估计系统的评估方法和系统。

一种电网状态估计系统的评估方法，包括：

获取电力系统的初始断面数据，其中，断面数据是指电网中发生在同一时间截面上的电网各种设备的状态数据；

当初始断面数据不匹配故障数据库时，用非线性回归方法计算所述初始断面数据对应的回归系数，其中，故障数据库记录故障数据的判据；

根据所述初始断面数据对应的回归系数、评估目标信息从案例库中匹配出对应的案例数据；

将所述初始断面数据与案例数据进行叠加，获得评估电网状态估计系统的断面数据；

根据所述断面数据对电网状态估计系统进行评估；

所述用非线性回归方法计算所述初始断面数据对应的回归系数包括：若一组故障数据y₁,y₂,…,y_n对应断面数据计x₁,x₂,…,x_n；x_i，y_i均呈非线性关系；选用指数模型后，借助变量代换Y＝f(y),X＝g(x)，转化为线性回归模型：其中，为估计值，a,b为回归系数；

所述将所述初始断面数据与案例数据进行叠加，获得评估电网状态估计系统的断面数据包括：利用曲线拟合的方法将所述初始断面数据与案例数据进行叠加，获得评估电网状态估计系统的断面数据；

或者，根据M序列反馈函数将初始断面数据进行非线性变换，获得具有周期性的前馈序列；根据前馈序列将所述初始断面数据与案例数据进行叠加，获得评估电网状态估计系统的断面数据。

一种电网状态估计系统的评估系统，包括：

获取模块，用于获取电力系统的初始断面数据，其中，断面数据是指电网中发生在同一时间截面上的电网各种设备的状态数据；

计算模块，用于当初始断面数据不匹配故障数据库时，用非线性回归方法计算所述初始断面数据对应的回归系数，其中，故障数据库记录故障数据的判据；

匹配模块，用于根据所述初始断面数据对应的回归系数、评估目标信息从案例库中匹配出对应的案例数据；

叠加模块，用于将所述初始断面数据与案例数据进行叠加，获得评估电网状态估计系统的断面数据；

评估模块，用于根据所述断面数据对电网状态估计系统进行评估；

所述将所述初始断面数据与案例数据进行叠加，获得评估电网状态估计系统的断面数据包括：利用曲线拟合的方法将所述初始断面数据与案例数据进行叠加，获得评估电网状态估计系统的断面数据；

或者，根据M序列反馈函数将初始断面数据进行非线性变换，获得具有周期性的前馈序列；

根据前馈序列将所述初始断面数据与案例数据进行叠加，获得评估电网状态估计系统的断面数据。

上述电网状态估计系统的评估方法和系统，在初始断面数据不匹配故障数据库时，用非线性回归方法分析初始断面数据对应的回归系数，并匹配出对应的案例数据，采用叠加的方式将初始断面数据与案例数据进行叠加，从而获得符合要求的断面数据，利用该断面数据对电网状态评估系统进行评估，可以提高评估的可靠性、准确性。

附图说明

图1为本发明电网状态估计系统的评估方法实施例的流程示意图；

图2为本发明电网状态估计系统的评估系统实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下针对本发明电网状态估计系统的评估方法和系统的各实施例进行详细的描述。

如图1所示，为本发明电网状态估计系统的评估方法实施例的流程示意图，包括步骤：

步骤S101：获取电力系统的初始断面数据；其中，断面数据是指电网中一批发生在同一时间截面上的电网各种设备的状态数据。也称静态数据，即不同主体在同一时间点或同一时间段的数据，是样本数据中的常见类型之一。这些断面数据包括电网所有设备的断面数据，而初始断面数据是指直接获取的断面数据。

步骤S102：当初始断面数据不匹配故障数据库时，用非线性回归方法计算所述初始断面数据对应的回归系数，其中，故障数据库记录故障数据的判据。具体步骤如下：

若一组故障数据y₁,y₂,…,y_n对应断面数据计x₁,x₂,…,x_n。x_i，y_i呈非线性关系。选用指数模型后，借助变量代换Y＝f(y),X＝g(x)，转化为线性回归模型：其中，为估计值，a,b为回归系数。考察新变量误差项在不同的Y_i处，相同的偏差转换到原变量时会产生不同的y_i值的偏差。偏差显然与成正比。原变量的误差项为原变量的误差平方和为

$Q_r(a,b)=\underset{i}{\Σ}{\[{\left(\frac{dy}{dY}\right)}_i(Y_i-{\hat{Y}}_i)\]}^2=\underset{i}{\Σ}{\[{\left(\frac{dy}{dY}\right)}_i(Y_i-a-{\mathrm{bX}}_i)\]}^2$

选择a,b的值，使Q_r最小，对方程组

$\left\{\begin{array}{c}\frac{\∂Q_r}{\∂a}=0\\ \frac{\∂Q}{\∂b}=0\end{array}\right.$

可解得

$\left\{\begin{array}{c}a=\frac{\underset{i}{\Σ}{K}_i{Y}_i-b\underset{i}{\Σ}{K}_i{X}_i}{\underset{i}{\Σ}{K}_i}\\ b=\frac{\underset{i}{\Σ}{K}_i{X}_i{Y}_i-(\underset{i}{\Σ}{K}_i{X}_i\·\underset{i}{\Σ}{K}_i{Y}_i/\underset{i}{\Σ}{K}_i)}{\underset{i}{\Σ}{K}_i{X^2}_i-({\left(\underset{i}{\Σ}{K}_{i}Y\right)}^2/\underset{i}{\Σ}{K}_i)}\end{array}\right.$

其中，故障数据库记录故障数据的判据；可以设置很多判定条件，比如：电压是否高于1.2或者低于0.8，线路是否过载，发电机出力是否大于视在容量等，具体可以根据实际需要进行设定。

在一个优选实施例中，步骤S102之前，还包括：

根据各电力系统的故障数据判据，建立故障数据库；

判断初始断面数据是否匹配故障数据库的故障数据判据。

这是建立故障数据库的过程和判断过程。案例数据库中，除了有故障数据外，为了方便查询和索引，还对应有初始断面数据对应的回归系数，以及评估目标信息，形成对应关系，比如形成一个故障数据、初始断面数据对应的回归系数、评估目标信息的列表。

建立故障数据库的过程，例如，可以建立遥测量不良数据的辨识模型，将实施数据输入到辨识模型当中，如果数据匹配，则出现不良数据，并且输出不良数据，如果数据不匹配，则没有出现不良数据，需要后续步骤的处理才能得到不良数据。

步骤S103：根据初始断面数据对应的回归系数、评估目标信息从案例库中匹配出对应的案例数据。案例，就是电网运行中所经历的典型的富有多种意义的事件陈述。它是电网所经历的状态当中的有意截取。案例数据就是案例所经历状态的断面数据。如某条线路发生三相接地短路时的断面数据就是有代表性的电力系统故障案例数据。

步骤S104：将初始断面数据与案例数据进行叠加，获得评估电网状态估计系统的断面数据；

本步骤目的是为了获得正确的断面数据，即符合典型性要求的断面数据。在其中一个实施例中，可以利用曲线拟合的方法将初始断面数据与案例数据进行叠加，获得评估电网状态估计系统的断面数据。首先用非线性回归方法分析当前断面数据的统计特征(比如初始断面数据对应的回归系数)；根据统计特征和目标从案例库中选择符合的典型数据；用曲线拟合的方法把典型数据加在当前断面数据中。

在另一个实施例中，根据M序列反馈函数将初始断面数据进行非线性变换，获得具有周期性的前馈序列；根据前馈序列将初始断面数据与案例数据进行叠加，获得评估电网状态估计系统的断面数据。

该实施例首先将断面数据做非线性变换，构造前馈序列，经一定时间后会回到原来的某一状态,产生周期性输出,若反馈函数的输出各输入间有线性关系存在,则为线性移位寄存器，否则为非线性移位寄存器。然后实现叠加。

步骤S105：根据断面数据对电网状态估计系统进行评估。

实际系统的数据断面有可能不具有典型代表性，甚至可能有错误的遥测和遥信数据。通过对实时断面数据的逻辑分析，并与案例库中的数据断面进行数据融合,可以利用M序列反馈函数和多数据源融合的方法，将特定评估目标对应的案例数据叠加在初始断面数据上，得到符合要求的断面数据。利用该断面数据对电网状态估计系统进行评估，可以提高评估的准确性。

根据上述方法，本发明还提供一种电网状态估计系统的评估系统，如图2所示，包括：

获取模块210，用于获取电力系统的初始断面数据；

计算模块220，用于当初始断面数据不匹配故障数据库时，用非线性回归方法计算初始断面数据对应的回归系数，其中，故障数据库记录故障数据的判据；

匹配模块230，用于根据初始断面数据对应的回归系数、评估目标信息从案例库中匹配出对应的案例数据；

叠加模块240，用于将初始断面数据与案例数据进行叠加，获得评估电网状态估计系统的断面数据；

评估模块250，用于根据断面数据对电网状态估计系统进行评估。

在其中一个实施例中，计算模块之前，还包括：

数据库建立模块，用于根据各电力系统的故障数据判据，建立故障数据库；

判断模块，用于判断初始断面数据是否匹配故障数据库的故障数据判据。

在其中一个实施例中，叠加模块用于：

利用曲线拟合的方法将初始断面数据与案例数据进行叠加，获得评估电网状态估计系统的断面数据。

在其中一个实施例中，叠加模块，包括：

变换模块，用于根据M序列反馈函数将初始断面数据进行非线性变换，获得具有周期性的前馈序列；

处理模块，用于根据前馈序列将初始断面数据与案例数据进行叠加，获得评估电网状态估计系统的断面数据。

本发明的电网状态估计系统的评估系统与本发明的电网状态估计系统的评估方法是一一对应的，上述电网状态估计系统的评估方法实施例中的相关技术特征及其技术效果均适用于电网状态估计系统的评估系统实施例中，在此不再赘述。

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 (5)

1.一种电网状态估计系统的评估方法，其特征在于，包括：

获取电力系统的初始断面数据，其中，断面数据是指电网中发生在同一时间截面上的电网各种设备的状态数据；

当初始断面数据不匹配故障数据库时，用非线性回归方法计算所述初始断面数据对应的回归系数，其中，故障数据库记录故障数据的判据；

根据所述初始断面数据对应的回归系数、评估目标信息从案例库中匹配出对应的案例数据；

将所述初始断面数据与案例数据进行叠加，获得评估电网状态估计系统的断面数据；

根据所述断面数据对电网状态估计系统进行评估；

所述用非线性回归方法计算所述初始断面数据对应的回归系数包括：若一组故障数据y₁,y₂,…,y_n对应断面数据计x₁,x₂,…,x_n；x_i，y_i均呈非线性关系；选用指数模型后，借助变量代换Y＝f(y),X＝g(x)，转化为线性回归模型：其中，为估计值，a,b为回归系数；

所述将所述初始断面数据与案例数据进行叠加，获得评估电网状态估计系统的断面数据包括：利用曲线拟合的方法将所述初始断面数据与案例数据进行叠加，获得评估电网状态估计系统的断面数据；

或者，根据M序列反馈函数将初始断面数据进行非线性变换，获得具有周期性的前馈序列；根据前馈序列将所述初始断面数据与案例数据进行叠加，获得评估电网状态估计系统的断面数据。

2.根据权利要求1所述的电网状态估计系统的评估方法，其特征在于，所述当初始断面数据不匹配故障数据库时，用非线性回归方法计算所述初始断面数据对应的回归系数步骤之前，还包括：

根据各电力系统的故障数据判据，建立故障数据库；

判断所述初始断面数据是否匹配故障数据库的故障数据判据。

3.根据权利要求1或2所述的电网状态估计系统的评估方法，其特征在于，所述初始断面数据生成的过程和案例数据叠加的过程交替进行。

4.一种电网状态估计系统的评估系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取电力系统的初始断面数据，其中，断面数据是指电网中发生在同一时间截面上的电网各种设备的状态数据；

计算模块，用于当初始断面数据不匹配故障数据库时，用非线性回归方法计算所述初始断面数据对应的回归系数，其中，故障数据库记录故障数据的判据；

匹配模块，用于根据所述初始断面数据对应的回归系数、评估目标信息从案例库中匹配出对应的案例数据；

叠加模块，用于将所述初始断面数据与案例数据进行叠加，获得评估电网状态估计系统的断面数据；

评估模块，用于根据所述断面数据对电网状态估计系统进行评估；

所述用非线性回归方法计算所述初始断面数据对应的回归系数包括：若一组故障数据y₁,y₂,…,y_n对应断面数据计x₁,x₂,…,x_n；x_i，y_i均呈非线性关系；选用指数模型后，借助变量代换Y＝f(y),X＝g(x)，转化为线性回归模型：其中，为估计值，a,b为回归系数；

所述将所述初始断面数据与案例数据进行叠加，获得评估电网状态估计系统的断面数据包括：利用曲线拟合的方法将所述初始断面数据与案例数据进行叠加，获得评估电网状态估计系统的断面数据；

或者，根据M序列反馈函数将初始断面数据进行非线性变换，获得具有周期性的前馈序列；

根据前馈序列将所述初始断面数据与案例数据进行叠加，获得评估电网状态估计系统的断面数据。

5.根据权利要求4所述的电网状态估计系统的评估系统，其特征在于，所述计算模块之前，还包括：

数据库建立模块，用于根据各电力系统的故障数据判据，建立故障数据库；

判断模块，用于判断所述初始断面数据是否匹配故障数据库的故障数据判据。