CN104967117A - 一种电力线路参数的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力线路参数的计算方法，包括：S1、对同步相量测量单元测量的数据进行采样，得到采样数据；S2、对所述采样数据求解带约束条件的最优化问题，得到待判断线路参数值；S3、判断所述待判断线路参数值是否符合预设条件，若是，则将所述待判断线路参数值作为最终线路参数值；否则，将所述采样数据中不符合预设条件的坏数据剔除，并返回步骤S2以继续对剔除坏数据后的所述采样数据进行求解。采用本发明实施例，能够准确计算出电力传输线路阻抗参数，使得到的电力线路参数的准确性和可靠性均有较大提高。

Description

一种电力线路参数的计算方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种电力线路参数的计算方法。

背景技术

电力系统的安全运行是社会经济健康发展的重要保障，电网的安全运行一直是电网公司高度重视的问题。调度运行人员对电网特性的把握也越来越依赖于基于电网模型的实时监测分析。准确的电网参数是形成准确的电网模型，进而进行状态估计、潮流计算、网损分析、故障分析和继电保护整定计算等电力系统计算的基础。由于种种原因，现有的在传统方法基础上计算的线路参数往往存在一些错误，从而影响在线或离线计算程序的可信度，因此，提高电网参数的准确性和可靠性，对特大电网的安全稳定运行具有重大意义。

随着PMU(Phasor Measurement Unit，同步相量测量单元)的大规模应用和迅猛发展，基于相量采集装置高精度相量信息的参数估计方法也被提出。PMU是用于进行同步相量测量和输出以及进行动态记录的装置。相量测量单元要求同步对时误差不超过1us，相量幅度误差小于0.2％，角度误差不过0.2度，频率测量为45－55Hz，误差不超过0.005Hz。

现有的利用PMU计算线路的方法主要是使用一条线路两端的电压、电流单次测量值，根据线路电压与电流方程，可以直接计算出该线路的电阻，电抗与并联电容值。这种计算方式最直观，但是严重依赖已知量，也就是线路两端的电流与电压测量值的准确度，测量量的轻微扰动将导致计算结果的大幅偏差，所以通过现有技术计算得到的电力线路参数不准确，可靠性差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电力线路参数的计算方法，能够准确计算出电力传输线路参数，使得到的电力线路参数的准确性和可靠性均有较大提高。

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种电力线路参数的计算方法，包括：

S1、对同步相量测量单元测量的数据进行采样，得到采样数据；S2、对所述采样数据求解带约束条件的最优化问题，得到待判断线路参数值；所述约束条件包括：

A_ε·β＜0

其中，A_ε＝[0 0 1 -1 0 0 0 0]，β＝[A_r,A_i,B_r,B_i,C_r,C_i,D_r,D_i]^T，A、B、C、D表示电力传输线的通用PI等值模型的参数，A_r、A_i分别表示A的实部和虚部，B_r、B_i分别表示B的实部和虚部，C_r、C_i分别表示C的实部和虚部，D_r、D_i分别表示D的实部和虚部；S3、判断所述待判断线路参数值是否符合预设条件，若是，则将所述待判断线路参数值作为最终线路参数值；否则，将所述采样数据中不符合预设条件的坏数据剔除，并返回步骤S2以继续对剔除坏数据后的所述采样数据进行求解。

进一步的，所述步骤S1包括：S11、设定初始时间t，时间间隔s；S12、对时间间隔[t-s，t]内的同步相量测量单元测量的数据进行采样，得到采样数据。

又进一步的，所述同步相量测量单元测量的数据包括：V^S、I^S、V^R、I^R，其中，V^S、V^R分别表示电力传输线路送电端与受电端的电压，I^S、I^R分别表示电力传输线路送电端和受电端的电流。

再进一步的，所述带约束条件的最优化问题包括：

$\underset{\mathrm{\β}}{\min }\frac{1}{2}\·{\left|\right|H\·\mathrm{\β}-Z\left|\right|}_2^2$

$s.t.\left\{\begin{array}{c}{A}_{\mathrm{\&epsiv;}}\&CenterDot;\mathrm{\&beta;}<0\\ A_{\mathrm{eq}}\&CenterDot;\mathrm{\&beta;}=0\\ l{b}_j\&le;{\mathrm{\&beta;}}_j\&le;u{b}_j,j=\mathrm{1,2,3,4}\end{array}\right.$

其中，||H·β-Z||₂ ²表示向量H·β-Z的二范数的平方，

$Z=\left[\begin{array}{c}.\\ .\\ .\\ {\left(V_r^S\right)}^n\\ {\left(V_i^S\right)}^n\\ {\left(I_r^S\right)}^n\\ {\left(I_i^S\right)}^n\\ .\\ .\\ .\end{array}\right],H=\left[\begin{array}{cccccccc}.& & & .& & & & .\\ .& & & .& & & & .\\ .& & & .& & & & .\\ {\left(V_r^R\right)}^n& -{\left(V_i^R\right)}^n& -{\left(I_r^R\right)}^n& {\left(I_i^R\right)}^n& 0& 0& 0& 0\\ {\left(V_i^R\right)}^n& {\left(V_r^R\right)}^n& -{\left(I_i^R\right)}^n& -{\left(I_r^R\right)}^n& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& {\left(V_r^R\right)}^n& -{\left(V_i^R\right)}^n& -{\left(I_r^R\right)}^n& {\left(I_i^R\right)}^n\\ 0& 0& 0& 0& {\left(V_i^R\right)}^n& {\left(V_r^R\right)}^n& -{\left(I_i^R\right)}^n& -{\left(I_r^R\right)}^n\\ .& & & .& & & & .\\ .& & & .& & & & .\\ .& & & .& & & & .\end{array}\right],$

$A_{\mathrm{eq}}=\left[\begin{array}{cccccccc}1& 0& 0& 0& 0& 0& -1& 0\\ 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& -1\end{array}\right],$ V^S、I^S、V^R、I^R分别为N个，分别表示V^R的实部和虚部，表示第n个1≤n≤N；公式lb_j≤β_j≤ub_j，j＝1,2,3,4具体为：

$1-\frac{1}{2}(1+{\mathrm{\&alpha;}}_X)\&CenterDot;X^{\mathrm{EMS}}(1+{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})\&CenterDot;B_c^{\mathrm{EMS}}\&le;A_r\&le;1-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\&alpha;}}_X)\&CenterDot;X^{\mathrm{EMS}}(1-{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})\&CenterDot;B_c^{\mathrm{EMS}}$

$\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\&alpha;}}_R)\&CenterDot;R^{\mathrm{EMS}}(1-{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})\&CenterDot;B_c^{\mathrm{EMS}}\&le;A_i\&le;\frac{1}{2}(1+{\mathrm{\&alpha;}}_R)\&CenterDot;R^{\mathrm{EMS}}(1+{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})\&CenterDot;B_c^{\mathrm{EMS}}$

(1-α_R)R^EMS≤B_r≤(1+α_R)·R^EMS

(1-α_X)·X^EMS≤B_i≤(1+α_X)·X^EMS

$-\frac{1}{4}{(1+{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})}^2\&CenterDot;{\left(B_c^{\mathrm{EMS}}\right)}^2(1+{\mathrm{\&alpha;}}_R)\&CenterDot;R^{\mathrm{EMS}}\&le;C_r\&le;-\frac{1}{4}{(1-{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})}^2\&CenterDot;{\left(B_c^{\mathrm{EMS}}\right)}^2(1-{\mathrm{\&alpha;}}_R)\&CenterDot;R^{\mathrm{EMS}}$

$\begin{array}{c}(1-{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})\&CenterDot;B_c^{\mathrm{EMS}}-\frac{1}{4}{(1-{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})}^2\&CenterDot;{\left(B_c^{\mathrm{EMS}}\right)}^2(1+{\mathrm{\&alpha;}}_X)\&CenterDot;X^{\mathrm{EMS}}\&le;C_i\&le;\\ (1+{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})\&CenterDot;B_c^{\mathrm{EMS}}-\frac{1}{4}{(1+{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})}^2\&CenterDot;{\left(B_c^{\mathrm{EMS}}\right)}^2(1-{\mathrm{\&alpha;}}_X)\&CenterDot;X^{\mathrm{EMS}}\end{array}$

lb_j和ub_j为对应参数的范围下限与上限，α_R、α_X、α_B为定义误差范围所用的常数，分别为电网能量管理系统中存储的线路参数值；R、X、B_c为待求的线路参数值，B_r＝R，B_i＝X，R、X、B_c分别表示电阻、电抗、电纳。

更进一步的，判断所述待判断线路参数值是否符合预设条件的方法包括：S31、获取残差rⁱ，

rⁱ＝Zⁱ-Hⁱ·β,i＝1,2,...,4n

其中，Zⁱ是矩阵Z中第i行元素构成的行向量，Hⁱ是矩阵H中第i行元素构成的行向量；S32、将残差rⁱ标幺化，

${\left(r^i\right)}^{\mathrm{norm}}=\frac{r^i}{\sqrt{{\mathrm{\&Omega;}}_{\mathrm{ii}}}},i=\mathrm{1,2},...,12$

其中，Ω_ii是对角矩阵Ω第i行第i列的元素，Ω＝H(H^TH)^-1H^T；S33、将标幺化之后得到的残差最大值与设定的阈值c比较；S34、如果则所述待判断线路参数值符合预设条件；否则，所述待判断线路参数值不符合预设条件。

更进一步的，阈值c为3。

更进一步的，还包括：S4、判断所述最终线路参数值是否符合设定条件，若是，则将得到的最终线路参数值存入数据库；否则，放弃得到的最终线路参数值。

更进一步的，判断所述最终线路参数值是否符合设定条件的方法包括：S41、计算所述最终线路参数值的标准差σ(x)；S42、将所述标准差σ(x)与设定的阈值ξ_x比较；S43、若σ(x)≤ξ_x，则所述最终线路参数值可信，符合设定条件；否则，所述最终线路参数值不可信，不符合设定条件；其中，σ(x)表示参数x的标准差，x＝R、X、B_c。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例提供的电力线路参数的计算方法，通过对同步相量测量单元测量的数据进行采样，然后对得到的采样数据求解带多种约束条件的最优化问题，得到待判断线路参数值，再判断待判断线路参数值是否符合预设条件，若是，则得到最终线路参数值，否则，将采样数据中不符合预设条件的坏数据剔除，并继续对剔除坏数据后的所述采样数据进行求解。本方法将电网能量管理系统的线路参数与根据同步相量测量单元的测量数据得到的计算结果进行校验，还通过电力传输线路的基本原理和已知条件等多个维度对计算结果进行校验，能够准确计算出电力传输线路阻抗参数，从而提高了电网参数的准确性和可靠性。

附图说明

图1是本发明提供的电力线路参数的计算方法的流程图；

图2是本发明提供的电力线路参数的计算方法的电力传输线路的PI等值模型。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本实施例提供的一种电力线路参数的计算方法，包括：

S1、对同步相量测量单元测量的数据进行采样，得到采样数据；

具体的，设定初始时间t，时间间隔s，采集时间间隔[t-s，t]内的同步相量测量单元测量的数据V^S、I^S、V^R、I^R，其中，V^S、V^R分别表示电力传输线路送电端与受电端的电压，I^S、I^R分别表示电力传输线路送电端和受电端的电流。

采用自助采样算法从采集的同步相量测量单元测量的数据V^S、I^S、V^R、I^R中取出一批数据作为采样数据，通常取出的数据量小于该组测量数据的数据总量，并且允许重复抽样。

S2、对所述采样数据求解带约束条件的最优化问题，得到待判断线路参数值；

具体的，建立电力传输线路参数测量模型，参见图2，Z和Y是线路串联阻抗与并联导纳，即为本方法要计算得出的电力线路参数，且Z＝R+jX，Y＝jB_c，R、X分别表示电力传输线路的电阻、电抗，B_c表示电力传输线路的电纳。根据节点电压、电流方程，可以得到V^S、I^S、V^R、I^R满足下面两个复数方程：

V^S＝A·V^R-B·I^R   (1)

I^S＝C·V^R-D·I^R   (2)

其中，A、B、C、D表示电力传输线的通用PI等值模型的参数。

把复数方程(1)、(2)按实部和虚部展开，可以得到如下方程式：

$V_r^S=A_r\&CenterDot;V_r^R-A_i\&CenterDot;V_i^R-B_r\&CenterDot;I_r^R+B_i\&CenterDot;I_i^R---\left(3\right)$

$V_i^S=A_r\&CenterDot;V_i^R-A_i\&CenterDot;V_r^R-B_r\&CenterDot;I_i^R+B_i\&CenterDot;I_r^R---\left(4\right)$

$I_r^S=C_r\&CenterDot;V_r^R-C_i\&CenterDot;V_i^R-D_r\&CenterDot;I_r^R+D_i\&CenterDot;I_r^R---\left(5\right)$

$I_i^S=C_r\&CenterDot;V_i^R-C_i\&CenterDot;V_r^R-D_r\&CenterDot;I_i^R+D_i\&CenterDot;I_r^R---\left(6\right)$

其中，分别表示V^R的实部和虚部，A_r、A_i分别表示A的实部和虚部。

测量量V^S、I^S、V^R、I^R分别为N个，那么可以得到4*N个方程组成的矩阵：

$\left[\begin{array}{c}.\\ .\\ .\\ {\left(V_r^S\right)}^n\\ {\left(V_i^S\right)}^n\\ {\left(I_r^S\right)}^n\\ {\left(I_i^S\right)}^n\\ .\\ .\\ .\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccccccc}.& & & .& & & & .\\ .& & & .& & & & .\\ .& & & .& & & & .\\ {\left(V_r^R\right)}^n& -{\left(V_i^R\right)}^n& -{\left(I_r^R\right)}^n& {\left(I_i^R\right)}^n& 0& 0& 0& 0\\ {\left(V_i^R\right)}^n& {\left(V_r^R\right)}^n& -{\left(I_i^R\right)}^n& -{\left(I_r^R\right)}^n& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& {\left(V_r^R\right)}^n& -{\left(V_i^R\right)}^n& -{\left(I_r^R\right)}^n& {\left(I_i^R\right)}^n\\ 0& 0& 0& 0& {\left(V_i^R\right)}^n& {\left(V_r^R\right)}^n& -{\left(I_i^R\right)}^n& -{\left(I_r^R\right)}^n\\ .& & & .& & & & .\\ .& & & .& & & & .\\ .& & & .& & & & .\end{array}\right]\&CenterDot;\left[\begin{array}{c}{A}_r\\ A_i\\ B_r\\ B_i\\ C_r\\ C_i\\ D_r\\ D_i\end{array}\right]---\left(7\right)$

其中，表示第n个即的第n次测量结果，1≤n≤N。

考虑到测量数据中的干扰和噪音，方程7可以简化为如下形式：

z＝H·β+ε   (8)

其中， $Z=\left[\begin{array}{c}.\\ .\\ .\\ {\left(V_r^S\right)}^n\\ {\left(V_i^S\right)}^n\\ {\left(I_r^S\right)}^n\\ {\left(I_i^S\right)}^n\\ .\\ .\\ .\end{array}\right],H=\left[\begin{array}{cccccccc}.& & & .& & & & .\\ .& & & .& & & & .\\ .& & & .& & & & .\\ {\left(V_r^R\right)}^n& -{\left(V_i^R\right)}^n& -{\left(I_r^R\right)}^n& {\left(I_i^R\right)}^n& 0& 0& 0& 0\\ {\left(V_i^R\right)}^n& {\left(V_r^R\right)}^n& -{\left(I_i^R\right)}^n& -{\left(I_r^R\right)}^n& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& {\left(V_r^R\right)}^n& -{\left(V_i^R\right)}^n& -{\left(I_r^R\right)}^n& {\left(I_i^R\right)}^n\\ 0& 0& 0& 0& {\left(V_i^R\right)}^n& {\left(V_r^R\right)}^n& -{\left(I_i^R\right)}^n& -{\left(I_r^R\right)}^n\\ .& & & .& & & & .\\ .& & & .& & & & .\\ .& & & .& & & & .\end{array}\right],$ β＝[A_r,A_i,B_r,B_i,C_r,C_i,D_r,D_i]^T，ε是正态分布的误差或者噪音。

传输线路的阻抗参数与ABCD参数的关系可以由如下方程组来描述：

$A=D=1+\frac{1}{2}\&CenterDot;Y\&CenterDot;Z=1+\frac{j}{2}\&CenterDot;B_c\&CenterDot;(R+\mathrm{jX})---\left(9\right)$

B＝Z＝R+jX   (10)

$C=Y\&CenterDot;(1+\frac{1}{4}\&CenterDot;Y\&CenterDot;Z)={\mathrm{jB}}_c\&CenterDot;[1+\frac{j}{4}\&CenterDot;B_c\&CenterDot;(R+\mathrm{jX})]---\left(11\right)$

电力线路参数的计算结果对PMU测量数据的噪音很敏感。在某些情况下，1％的电压测量误差可能导致串联电阻和电抗计算结果的高达20％的误差。部分计算结果甚至出现负的线路电阻值。如果考虑到线路的物理约束，将能大幅改善传输线路参数的辨识结果。

首先，公式(9)可以增加如下约束条件：

A_r＝D_r   (12)

A_i＝D_i   (13)

上述约束条件可以简化为如下形式：

A_eq·β＝0   (14)

其中， $A_{\mathrm{eq}}=\left[\begin{array}{cccccccc}1& 0& 0& 0& 0& 0& -1& 0\\ 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& -1\end{array}\right].$

其次，尽管计算得出的传输线路参数是只是近似考虑线路下垂，并且忽略了环境温度的影响，不同的运行条件下的真实的线路参数值是在计算得出的误差范围内。电网能量管理系统中存储的线路参数值可以作为线路参数计算过程中的额外的约束条件，如下：

0≤(1-α_R)R^EMS≤R≤(1+α_R)·R^EMS   (15)

0≤(1-α_X)·X^EMS≤X≤(1+α_X)·X^EMS   (16)

$0\&le;(1-{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})\&CenterDot;B_c^{\mathrm{EMS}}\&le;B_c\&le;(1+{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})\&CenterDot;B_c^{\mathrm{EMS}}---\left(17\right)$

R≤X   (18)

其中，R^EMS，X^EMS,和是电网能量管理系统中存储的线路参数值，α_R、α_X、α_B为定义误差范围所用的常数。

把复数方程(9)、(10)、(11)按实部和虚部展开，可以得到如下方程式：

$A_r=D_r=1-\frac{1}{2}\&CenterDot;B_c\&CenterDot;X---\left(19\right)$

$A_i=D_i=\frac{1}{2}\&CenterDot;B_c\&CenterDot;R---\left(20\right)$

B_r＝R   (21)

B_i＝X   (22)

$C_r=-\frac{1}{4}\&CenterDot;B_c^2\&CenterDot;R---\left(23\right)$

$C_i=B_c-\frac{1}{4}\&CenterDot;B_c^2\&CenterDot;X---\left(24\right)$

将方程(19)-(24)表达的传输线路的阻抗参数与ABCD参数的关系代入方程(15)-(18)中，可以得到ABCD参数的上界和下界，如下：

$1-\frac{1}{2}(1+{\mathrm{\&alpha;}}_X)\&CenterDot;X^{\mathrm{EMS}}(1+{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})\&CenterDot;B_c^{\mathrm{EMS}}\&le;A_r\&le;1-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\&alpha;}}_X)\&CenterDot;X^{\mathrm{EMS}}(1-{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})\&CenterDot;B_c^{\mathrm{EMS}}---\left(25\right)$

$\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\&alpha;}}_R)\&CenterDot;R^{\mathrm{EMS}}(1-{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})\&CenterDot;B_c^{\mathrm{EMS}}\&le;A_i\&le;\frac{1}{2}(1+{\mathrm{\&alpha;}}_R)\&CenterDot;R^{\mathrm{EMS}}(1+{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})\&CenterDot;B_c^{\mathrm{EMS}}---\left(26\right)$

(1-α_R)R^EMS≤B_r≤(1+α_R)·R^EMS   (27)

(1-α_X)·X^EMS≤B_i≤(1+α_X)·X^EMS   (28)

$-\frac{1}{4}{(1+{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})}^2\&CenterDot;{\left(B_c^{\mathrm{EMS}}\right)}^2(1+{\mathrm{\&alpha;}}_R)\&CenterDot;R^{\mathrm{EMS}}\&le;C_r\&le;-\frac{1}{4}{(1-{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})}^2\&CenterDot;{\left(B_c^{\mathrm{EMS}}\right)}^2(1-{\mathrm{\&alpha;}}_R)\&CenterDot;R^{\mathrm{EMS}}---\left(29\right)$

$\begin{array}{c}(1-{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})\&CenterDot;B_c^{\mathrm{EMS}}-\frac{1}{4}{(1-{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})}^2\&CenterDot;{\left(B_c^{\mathrm{EMS}}\right)}^2(1+{\mathrm{\&alpha;}}_X)\&CenterDot;X^{\mathrm{EMS}}\&le;C_i\&le;\\ (1+{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})\&CenterDot;B_c^{\mathrm{EMS}}-\frac{1}{4}{(1+{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})}^2\&CenterDot;{\left(B_c^{\mathrm{EMS}}\right)}^2(1-{\mathrm{\&alpha;}}_X)\&CenterDot;X^{\mathrm{EMS}}\end{array}---\left(30\right)$

上述约束条件可以简化为如下形式：

lb_j≤β_j≤ub_j，j＝1,2,3,4    (31)

其中，lb_j和ub_j为对应参数的范围下限与上限。

再次，从等式(18)可以获得另外一组约束条件：

A_ε·β＜0   (32)

其中，A_ε＝[0 0 1 -1 0 0 0 0]。

最后，加入上述物理性约束后，基于同步相量测量单元测量数据的电力线路参数计算问题可以转化为求解如下带约束条件的最优化问题：

$\underset{\mathrm{\&beta;}}{\min }\frac{1}{2}\&CenterDot;{\left|\right|H\&CenterDot;\mathrm{\&beta;}-Z\left|\right|}_2^2$

$s.t.\left\{\begin{array}{c}{A}_{\mathrm{\&epsiv;}}\&CenterDot;\mathrm{\&beta;}<0\\ A_{\mathrm{eq}}\&CenterDot;\mathrm{\&beta;}=0\\ l{b}_j\&le;{\mathrm{\&beta;}}_j\&le;u{b}_j,j=\mathrm{1,2,3,4}\end{array}\right.$

其中，||H·β-Z||₂ ²表示向量H·β-Z的二范数的平方。

S3、判断所述待判断线路参数值是否符合预设条件，若是，则将所述待判断线路参数值作为最终线路参数值；否则，将所述采样数据中不符合预设条件的坏数据剔除，并返回步骤S2以继续对剔除坏数据后的所述采样数据进行求解。

具体的，判断所述待判断线路参数值是否符合预设条件的方法包括：

S31、获取残差rⁱ：

rⁱ＝Zⁱ-Hⁱ·β，i＝1,2,...,12   (33)

其中，Zⁱ是矩阵Z中第i行元素构成的行向量，Hⁱ是矩阵H中第i行元素构成的行向量；

S32、将残差rⁱ标幺化：

${\left(r^i\right)}^{\mathrm{norm}}=\frac{r^i}{\sqrt{{\mathrm{\&Omega;}}_{\mathrm{ii}}}},i=\mathrm{1,2},...,12---\left(34\right)$

其中，Ω_ii是对角矩阵Ω第i行第i列的元素，Ω＝H(H^TH)^-1H^T；

S33、将标幺化之后的残差最大值与设定的阈值c比较，优选的，阈值c为3。

S34、如果则所述待判断线路参数值符合预设条件，将所述待判断线路参数值作为最终线路参数值；否则，将所述采样数据中不符合预设条件的坏数据剔除，并返回步骤S2以继续对剔除坏数据后的所述采样数据进行求解。

依次对同步相量测量单元测量的数据进行采样，从而得到m组所述采样数据；进而得到m组所述采样数据对应的所述最终线路参数值。

S4、判断所述最终线路参数值是否符合设定条件，若是，则将得到的最终线路参数值存入数据库；否则，放弃得到的最终线路参数值。

具体的，判断所述最终线路参数值是否符合设定条件的方法包括：

S41、计算所述最终线路参数值的标准差σ(x)；

S42、将所述标准差σ(x)与设定的阈值ξ_x比较；

S43、若σ(x)≤ξ_x，则所述最终线路参数值可信，符合设定条件，将得到的最终线路参数值存入数据库；否则，所述最终线路参数值不可信，不符合设定条件，放弃得到的最终线路参数值。其中，σ(x)表示参数x的标准差，x＝R、X、B。

通过将线路参数值的标准差与设定的阈值比较来判断线路参数的可信度，避免了以往凭经验判断带来的主观性，具有更高的实用性。

本发明实施例提供的电力线路参数的计算方法，通过对同步相量测量单元测量的数据进行采样，然后对得到的采样数据求解带多种约束条件的最优化问题，得到待判断线路参数值，再判断待判断线路参数值是否符合预设条件，若是，则得到最终线路参数值，否则，将采样数据中不符合预设条件的坏数据剔除，并继续对剔除坏数据后的所述采样数据进行求解；最后根据最终线路参数值的标准差判断最终线路参数值的可信度，若可信，则将得到的最终线路参数值存入数据库；否则，放弃得到的最终线路参数值。本方法将电网能量管理系统的线路参数与根据同步相量测量单元的测量数据得到的计算结果进行校验，还通过电力传输线路的基本原理和已知条件等多个维度对计算结果进行校验，能够准确计算出电力传输线路阻抗参数，从而提高了电网参数的准确性和可靠性。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电力线路参数的计算方法，其特征在于，包括：

S1、对同步相量测量单元测量的数据进行采样，得到采样数据；

S2、对所述采样数据求解带约束条件的最优化问题，得到待判断线路参数值；

所述约束条件包括：

A_ε·β＜0

其中，A_ε＝[0 0 1 -1 0 0 0 0]，β＝[A_r,A_i,B_r,B_i,C_r,C_i,D_r,D_i]^T，A、B、C、D表示电力传输线的通用PI等值模型的参数，A_r、A_i分别表示A的实部和虚部，B_r、B_i分别表示B的实部和虚部，C_r、C_i分别表示C的实部和虚部，D_r、D_i分别表示D的实部和虚部；

S3、判断所述待判断线路参数值是否符合预设条件，若是，则将所述待判断线路参数值作为最终线路参数值；否则，将所述采样数据中不符合预设条件的坏数据剔除，并返回步骤S2以继续对剔除坏数据后的所述采样数据进行求解。

2.如权利要求1所述的电力线路参数的计算方法，其特征在于，在所述步骤S1中，依次对同步相量测量单元测量的数据进行采样，从而得到m组所述采样数据；

从而得到m组所述采样数据对应的所述最终线路参数值。

3.如权利要求1所述的电力线路参数的计算方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

S11、设定初始时间t，时间间隔s；

S12、对时间间隔[t-s，t]内的同步相量测量单元测量的数据进行采样，得到采样数据。

4.如权利要求1所述的电力线路参数的计算方法，其特征在于，所述同步相量测量单元测量的数据包括：V^S、I^S、V^R、I^R，其中，V^S、V^R分别表示电力传输线路送电端与受电端的电压，I^S、I^R分别表示电力传输线路送电端和受电端的电流。

5.如权利要求4所述的电力线路参数的计算方法，其特征在于，所述带约束条件的最优化问题包括：

$\begin{array}{cc}\underset{\mathrm{\&beta;}}{\min }& \frac{1}{2}\&CenterDot;{\left|\right|H\&CenterDot;\mathrm{\&beta;}-Z\left|\right|}_2^2\end{array}$

$s.t.\left\{\begin{array}{c}{A}_{\mathrm{\&epsiv;}}\&CenterDot;\mathrm{\&beta;}<0\\ A_{\mathrm{eq}}\&CenterDot;\mathrm{\&beta;}=0\\ {\mathrm{lb}}_j\&le;{\mathrm{\&beta;}}_j\&le;{\mathrm{ub}}_j,j=\mathrm{1,2,3,4}\end{array}\right.$

其中，||H·β-Z||₂ ²表示向量H·β-Z的二范数的平方，

$Z=\left[\begin{array}{c}\&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ {\left(V_r^S\right)}^n\\ {\left({V_i}^S\right)}^n\\ {\left(I_r^S\right)}^n\\ {\left(I_i^S\right)}^n\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\end{array}\right],$ $H=\left[\begin{array}{cccccccc}\&CenterDot;& & & \&CenterDot;& & & & \&CenterDot;\\ \&CenterDot;& & & \&CenterDot;& & & & \&CenterDot;\\ \&CenterDot;& & & \&CenterDot;& & & & \&CenterDot;\\ {\left(V_r^R\right)}^n& -{\left({V_i}^R\right)}^n& -{\left(I_r^R\right)}^n& {\left(I_i^R\right)}^n& 0& 0& 0& 0\\ {\left({V_i}^R\right)}^n& {\left(V_r^R\right)}^n& -{\left(I_i^R\right)}^n& -{\left(I_r^R\right)}^n& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& {\left(V_r^R\right)}^n& -{\left({V_i}^R\right)}^n& -{\left(I_r^R\right)}^n& {\left(I_i^R\right)}^n\\ 0& 0& 0& 0& {\left({V_i}^R\right)}^n& {\left(V_r^R\right)}^n& -{\left(I_i^R\right)}^n& {\left(I_i^R\right)}^n\\ \&CenterDot;& & & \&CenterDot;& & & & \&CenterDot;\\ \&CenterDot;& & & \&CenterDot;& & & & \&CenterDot;\\ \&CenterDot;& & & \&CenterDot;& & & & \&CenterDot;\end{array}\right],$

$A_{\mathrm{eq}}=\left[\begin{array}{cccccccc}1& 0& 0& 0& 0& 0& -1& 0\\ 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& -1\end{array}\right],$ V^S、I^S、V^R、I^R分别为N个，V_i ^R分别表示V^R的实部和虚部，表示第n个1≤n≤N；

公式lb_j≤β_j≤ub_j，j＝1,2,3,4具体为：

$\begin{array}{c}1-\frac{1}{2}(1+{\mathrm{\&alpha;}}_X)\&CenterDot;X^{\mathrm{EMS}}(1+{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})\&CenterDot;B_c^{\mathrm{EMS}}\&le;A_r\&le;1-\frac{1}{2}(1-{\mathrm{\&alpha;}}_X)\&CenterDot;X^{\mathrm{SMS}}(1-{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})\&CenterDot;B_c^{\mathrm{EMS}}\\ \frac{1}{2}(1-{\mathrm{\&alpha;}}_R)\&CenterDot;R^{\mathrm{EMS}}(1-{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})\&CenterDot;B_c^{\mathrm{EMS}}\&le;A_i\&le;\frac{1}{2}(1+{\mathrm{\&alpha;}}_R)\&CenterDot;R^{\mathrm{EMS}}(1+{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})\&CenterDot;B_c^{\mathrm{EMS}}\\ (1-{\mathrm{\&alpha;}}_R)R^{\mathrm{EMS}}\&le;B_r\&le;(1+{\mathrm{\&alpha;}}_R)\&CenterDot;R^{\mathrm{EMS}}\\ (1-{\mathrm{\&alpha;}}_X)\&CenterDot;X^{\mathrm{EMS}}\&le;B_i\&le;(1+{\mathrm{\&alpha;}}_X)\&CenterDot;X^{\mathrm{EMS}}\end{array}$

$\begin{array}{c}-\frac{1}{4}{(1+{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})}^2\&CenterDot;{\left(B_c^{\mathrm{EMS}}\right)}^2(1+{\mathrm{\&alpha;}}_R)\&CenterDot;R^{\mathrm{EMS}}\&le;C_r\&le;-\frac{1}{4}{(1-{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})}^2\&CenterDot;{\left(B_c^{\mathrm{EMS}}\right)}^2(1-{\mathrm{\&alpha;}}_R)\&CenterDot;R^{\mathrm{EMS}}\\ (1-{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})\&CenterDot;B_c^{\mathrm{EMS}}-\frac{1}{4}{(1-{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})}^2\&CenterDot;{\left(B_c^{\mathrm{EMS}}\right)}^2(1+{\mathrm{\&alpha;}}_X)\&CenterDot;X^{\mathrm{EMS}}\&le;C_i\&le;\\ (1+{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})\&CenterDot;B_c^{\mathrm{EMS}}-\frac{1}{4}{(1+{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{Bc}})}^2\&CenterDot;{\left(B_c^{\mathrm{EMS}}\right)}^2(1-{\mathrm{\&alpha;}}_X)\&CenterDot;X^{\mathrm{EMS}}\end{array}$

lb_j和ub_j为对应参数的范围下限与上限，α_R、α_X、α_B为定义误差范围所用的常数，分别为电网能量管理系统中存储的线路参数值；

R、X、B_c为待求的线路参数值，B_r＝R，B_i＝X，R、X、B_c分别表示电阻、电抗、电纳。

6.如权利要求5所述的电力线路参数的计算方法，其特征在于，判断所述待判断线路参数值是否符合预设条件的方法包括：

S31、获取残差rⁱ，

rⁱ＝Zⁱ-Hⁱ·β,i＝1,2,...,4n

其中，Zⁱ是矩阵Z中第i行元素构成的行向量，Hⁱ是矩阵H中第i行元素构成的行向量；

S32、将残差rⁱ标幺化，

${\left(r^i\right)}^{\mathrm{norm}}=\frac{r^i}{\sqrt{{\mathrm{\&Omega;}}_{\mathrm{ii}}}},i=\mathrm{1,2},...,12$

其中，Ω_ii是对角矩阵Ω第i行第i列的元素，Ω＝H(H^TH)^-1H^T；

S33、将标幺化之后得到的残差最大值与设定的阈值c比较；

S34、如果则所述待判断线路参数值符合预设条件；否则，所述待判断线路参数值不符合预设条件。

7.如权利要求6所述的电力线路参数的计算方法，其特征在于，阈值c为3。

8.如权利要求2所述的电力线路参数的计算方法，其特征在于，还包括：

S4、判断所述最终线路参数值是否符合设定条件，若是，则将得到的最终线路参数值存入数据库；否则，放弃得到的最终线路参数值。

9.如权利要求8所述的电力线路参数的计算方法，其特征在于，判断所述最终线路参数值是否符合设定条件的方法包括：

S41、计算所述最终线路参数值的标准差σ(x)；

S42、将所述标准差σ(x)与设定的阈值ξ_x比较；

S43、若σ(x)≤ξ_x，则所述最终线路参数值可信，符合设定条件；否则，所述最终线路参数值不可信，不符合设定条件；

其中，σ(x)表示参数x的标准差，x＝R、X、B_c。