CN105071530A - 一种调度系统遥测数据的在线滤波方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调度系统遥测数据的在线滤波方法，包括：对原始遥测数据进行在线滤波并估算遥测信号方差；根据电力系统的等式约束条件和所述遥测信号方差对滤波结果进行修正；进行扰动监测，当监测到发生扰动时，对扰动范围内的遥测数据暂停滤波，当监测到干扰消失后，重新开始在线滤波。本发明实现方便，实施效果显著，可以为调度系统高级应用提供更准确的稳态数据。

Description

一种调度系统遥测数据的在线滤波方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种调度系统遥测数据在线滤波方法。

背景技术

滤波是在各行业广泛应用的基础技术。在通信、图像处理、航头与制导等领域应用广泛。具体到电力系统领域，数字继电保护、测控装置数据采集等领域，都涉及滤波技术的应用。调度自动化系统已经有对历史数据进行滤波，进而估计设备参数的研究和应用。但目前，调度自动化系统的实时遥测数据是直接接受变电站中的RTU或PMU上传的遥测数据，并没有经过滤波处理。可能会造成以下问题：1)状态估计等高级应用的原始数据是要求稳态的，而遥测数据可能混入暂态过程的数据，对高级应用分析结果产生干扰；2)坏数据难以剔除，只能依赖状态估计的不良数据辨识或抗差状态估计来滤除，如果滤除失败，可能会对分析结果产生较大影响；3)对于风电场、高铁牵引站、钢铁厂等快速变化遥测，由于遥测的上传时间不一致，可能产生大量的不平衡功率。

滤波本身是应用广泛的成熟技术，但目前没有调度系统实时遥测进行在线滤波的方法，更没有针对电力系统自身特点，对滤波结果进一步处理的方法。本发明填补了这方面的空白。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种调度系统遥测数据在线滤波方法，可以对调度系统的实时遥测进行在线滤波，实现方便，实施效果显著，可以为调度系统高级应用提供更准确的稳态数据。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种调度系统遥测数据的在线滤波方法，包括：

对原始遥测数据进行在线滤波并估算遥测信号方差；

根据电力系统的等式约束条件和所述遥测信号方差对滤波结果进行修正；

进行扰动监测，当监测到发生扰动时，对扰动范围内的遥测数据暂停滤波，当监测到干扰消失后，重新开始在线滤波。

进一步的，所述根据电力系统的等式约束条件和所述遥测信号方差对滤波结果进行修正，具体包括：

根据所述遥测信号方差计算得到遥测信号标准差；

将母线不平衡功率取负值，再分摊到连接母线的各个遥测上，其中，第i个遥测需要分摊的不平衡功率△P_i为：

式中，P_i表示第i个遥测的遥测滤波值，σ_i表示第i个遥测的遥测信号标准差，m表示连接母线的遥测的总数量。

进一步的，所述扰动范围内的遥测数据的判断标准为：

当发生故障后，故障所在的厂站和与故障厂站线路连接的厂站的全部遥测数据；

当发电机组投运或退出时，发电厂的全部遥测数据；

当设备投运或退出时，设备本身及其所在母线的全部遥测数据。

可选的，所述滤波具体采用的是卡尔曼滤波。

可选的，所述滤波具体采用的是跟踪微分器滤波。

实施本发明，具有如下有益效果：本发明针对电力系统自身特点，可以对调度系统实时遥测进行在线滤波，并对滤波结果进行了进一步处理。本发明实现方便，实施效果显著，可以为调度系统高级应用提供更准确的稳态数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的调度系统遥测数据的在线滤波方法的一个实施例的流程示意图。

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。

图1是本发明提供的调度系统遥测数据的在线滤波方法的一个实施例的流程示意图，包括：

S101、对原始遥测数据进行在线滤波并估算遥测信号方差。

其中，滤波具体是采用卡尔曼滤波或跟踪微分器滤波。

卡尔曼滤波方法具有严格的理论基础，同时便于计算机实现，在各行业(尤其是航天等高技术领域)得到广泛应用。其基本原理如下：

假定系统模型如下：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_{k+1}=F{X}_k+W_k\\ Z_k={\mathrm{HX}}_k+V_k\end{array}\right.$

式中：X为状态向量；F为状态转移矩阵；W为过程噪声，假定统计特性是协方差矩阵为Q_k；V为观测噪声，假定统计特性是协方差矩阵为R_k。Z为观测向量；H是联系矩阵。

卡尔曼滤波增益(K)有以下的递推计算过程：

$K_k=P_k^{-}{H}^T{({\mathrm{HP}}_k^{-}{H}^T+R_k)}^{-1}$

$P_k=(I-K_{k}H)P_k^{-}$

$P_{k+1}^{-}={\mathrm{FP}}_k{F}^T+Q_k$

式中：是估计误差协方差矩阵；P_k是新的估计误差协方差矩阵。

卡尔曼滤波新的状态估计量有下面的递推公式：

$\stackrel{^^^}{X_k}=X_k^{-}+K_k(Z_k-{\mathrm{HX}}_k^{-})$

${\stackrel{^^}{X}}_{k+1}={\mathrm{FX}}_k^{-}$

在控制工程领域，为减少滤波环节的震颤、加快滤波器的跟踪性能，发展出了一种跟踪微分器的滤波方法，其基本原理如下：

式中：v是输入信号，x1是滤波信号。r、h₀、h为整定参数。函数fhan是一个较复杂的非线性函数。fhan(x₁,x₂,r,h)的递推计算公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}d=rh\\ d_0=hd\\ y=x_1+{\mathrm{hx}}_2\\ a_0=\sqrt{d^2+8r\left|y\right|}\\ a=\left\{\begin{array}{c}{x}_2+(a_0-d)/2sign\left(y\right),\left|y\right|>d_0\\ x_2+y/h,\left|y\right|\≤d_0\end{array}\right.\\ fhan=-\left\{\begin{array}{c}rsign\left(a\right),\left|a\right|>d\\ ra/d,\left|a\right|\≤d\end{array}\right.\end{array}\right.$

从仿真效果来看，跟踪微分器对离群值具有更好的抑制作用。更适合在大规模风电接入、高铁牵引负荷等场合进行遥测滤波。

S102、根据电力系统的等式约束条件和所述遥测信号方差对滤波结果进行修正。

具体的，步骤S102包括步骤：

根据所述遥测信号方差计算得到遥测信号标准差；

将母线不平衡功率取负值，再分摊到连接母线的各个遥测上，其中，第i个遥测需要分摊的不平衡功率△P_i为：

式中，P_i表示第i个遥测的遥测滤波值，σ_i表示第i个遥测的遥测信号标准差，m表示连接母线的遥测的总数量。

S103、进行扰动监测，当监测到发生扰动时，对扰动范围内的遥测数据暂停滤波，当监测到干扰消失后，重新开始在线滤波。

其中，具体是在发生较大扰动的情况下暂停有关遥测的滤波。扰动监测部分可以利用综合智能告警给出的信息进行诊断。如果调度系统没有综合智能告警模块，可以采用监测开关变位信号的方式来进行扰动诊断，判断为有较大扰动的情况具体如下：

1)一个变电站除了有开关变位信号，还有多个告警信号(包括事故总信号)，则认为该变电站发生故障；

2)机组开关发生变位，则认为该机组投退；

3)开关发生变位，且变位不集中频繁(例如一个变电站平均1s内变位次数不超过1个)，则认为发生普通的倒闸操作、设备自动控制等。

针对上述扰动诊断结果，闭锁相关遥测的滤波功能，等到扰动消失后30s，再重启滤波。

其中，所述扰动范围内的遥测数据的判断标准为：

当发生故障后，故障所在的厂站和与故障厂站线路连接的厂站的全部遥测数据；

当发电机组投运或退出时，发电厂的全部遥测数据；

当设备投运或退出时，设备本身及其所在母线的全部遥测数据。

实施本发明，具有如下有益效果：本发明针对电力系统自身特点，可以对调度系统实时遥测进行在线滤波，并对滤波结果进行了进一步处理。本发明实现方便，实施效果显著，可以为调度系统高级应用提供更准确的稳态数据。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用在调度系统的数据处理服务模块进行相应数据处理。软件模块可以结合调度系统的稳态应用类的数据采集与监视模块(SCADA)或者状态估计模块(SE)应用，提高不良数据的处理能力。对于调度系统其它应用模块采用本发明进行数据滤波处理也包含在范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种调度系统遥测数据的在线滤波方法，其特征在于，包括：

对原始遥测数据进行在线滤波并估算遥测信号方差；

根据电力系统的等式约束条件和所述遥测信号方差对滤波结果进行修正；

进行扰动监测，当监测到发生扰动时，对扰动范围内的遥测数据暂停滤波，当监测到干扰消失后，重新开始在线滤波。

2.如权利要求1所述的调度系统遥测数据的在线滤波方法，其特征在于，所述根据电力系统的等式约束条件和所述遥测信号方差对滤波结果进行修正，具体包括：

根据所述遥测信号方差计算得到遥测信号标准差；

将母线不平衡功率取负值，再分摊到连接母线的各个遥测上，其中，第i个遥测需要分摊的不平衡功率△P_i为：

式中，P_i表示第i个遥测的遥测滤波值，σ_i表示第i个遥测的遥测信号标准差，m表示连接母线的遥测的总数量。

3.如权利要求1所述的调度系统遥测数据的在线滤波方法，其特征在于，所述扰动范围内的遥测数据的判断标准为：

当发生故障后，故障所在的厂站和与故障厂站线路连接的厂站的全部遥测数据；

当发电机组投运或退出时，发电厂的全部遥测数据；

当设备投运或退出时，设备本身及其所在母线的全部遥测数据。

4.如权利要求1所述的调度系统遥测数据的在线滤波方法，其特征在于，所述滤波具体采用的是卡尔曼滤波。

5.如权利要求1所述的调度系统遥测数据的在线滤波方法，其特征在于，所述滤波具体采用的是跟踪微分器滤波。