CN106505557B - 一种遥测错误辨识方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种遥测错误辨识方法及装置，获取当前运行断面和上一历史断面的可疑量测数据集，分析两个可疑量测数据集的母线电量平衡合格率变化情况，分别选取母线电量平衡合格率变化最大的子集，将其包含的支路进行潮流对比，获取支路潮流转移变化量；根据预先定义的潮流分析指标，充分利用了转移潮流对拓扑变化的敏感性以及加权最小绝对值状态估计对不良数据的抑制性,对变化量最大的支路进行评估；根据评估结果进行遥测错误辨识，从而提高了辨识能力，最后输出遥测错误辨识结果。解决了电力系统分析中的遥测错误辨识难题，不仅面向当前断面潮流与基态断面潮流相差较小情况，而且适用于单不良遥测和多不良遥测错误辨识。

Description

一种遥测错误辨识方法及装置

技术领域

本发明属于电力系统自动化领域，具体涉及一种遥测错误辨识方法及装置。

背景技术

随着我国经济的快速发展，我国特高压交直流输电工程不断集中投产，对电力系统在线分析与计算结果的精准性要求也在不断提高。状态估计软件是电力系统分析软件的基础模块，而状态估计计算的基础是建立在对系统遥测状态的正确辨识。当设备遥测量与实际量测不符时，就会存在遥测错误，将影响电网分析计算结果的准确性。而关键遥测数据进入基础数据断面也将严重影响状态估计的性能，使得估计结果准确性大大降低，甚至迭代不收敛。因此，对于遥测量中存在的错误必须进行有效的辨识和修正，以获得高准确度的电网模型结构，保证状态估计及其它电力系统分析计算结果的准确性和可靠性。

发明内容

本发明为了解决当前电力系统分析软件中遇到的遥测错误问题，得到高准确度的遥测错误辨识结果，提出一种遥测错误辨识方法及装置，对多种问题引起的遥测错误都可有效辨识，从而为电力系统网络分析软件提供更加准确的电网模型断面。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种遥测错误辨识方法，所述方法包括下述步骤：

采集电网当前运行断面S_n，生成当前运行断面S_n的可疑量测数据集A_n；

确定当前运行断面S_n的上一个断面S_n-1，生成S_n-1对应的可疑量测数据集A_n-1；

分析A_n和A_n-1母线电量平衡合格率变化情况，分别选取母线电量平衡合格率变化最大的子集，将该子集包含的支路进行潮流对比，获取各支路的潮流转移变化量；

根据预先定义的潮流分析指标，对潮流转移变化量最大的支路进行评估；

根据评估结果进行遥测错误辨识，输出遥测错误辨识结果。

优选的，所述生成当前运行断面S_n中的可疑量测数据集A_n，包括：

确定当前运行断面S_n中的母线功率平衡量，

根据当前运行断面S_n中的母线功率平衡量计算所述断面S_n的母线电量平衡合格率，

确定母线电量平衡合格率小于预定第一阈值的数据，生成可疑量测数据集A_n。

进一步地，通过下式确定母线功率平衡量：

式中，_ΔP和_ΔQ分别表示母线的有功平衡量和无功平衡量，P_i表示母线上第i个有功量测，i∈m；Q_j表示母线上第j个无功量测，j∈n；m和n分别表示当前运行断面S_n有功量测和无功量测的个数。

进一步地，根据当前运行断面S_n的母线功率平衡量，计算所述断面S_n的母线电量平衡合格率，其表达式为：

式中，M为参与母线电量平衡合格率计算的节点总数，M_HG为母线的有功平衡量和无功平衡合格率达标的节点总数。

优选的，所述分别选取母线电量平衡合格率变化最大的子集，将该子集包含的支路进行潮流对比，获取各支路的支路转移变化量，包括：

将A_n与S_n-1对应的可疑量测数据集A_n-1进行对比，通过比较可疑量测数据集A_n与A_n-1合格率变化情况，确定A_n母线电量平衡合格率变化最大的子集B_n,以及A_n-1母线电量平衡合格率变化最大的子集B_n-1；

采用转移潮流法逐一比对子集B_n和子集B_n-1包含的各支路，获得母线电量平衡合格率变化最大的子集中各支路潮流转移变化量。

优选的，所述确定当前运行断面S_n的上一个断面S_n-1，生成S_n-1对应的可疑量测数据集A_n-1，包括：

确定当前运行断面S_n的上一个断面S_n-1中的母线功率平衡量，

根据S_n-1中的母线功率平衡量计算所述断面S_n-1的母线电量平衡合格率，

确定母线电量平衡合格率小于预定第二阈值的数据，生成可疑量测数据集A_n-1。

优选的，所述根据预先定义的潮流分析指标，对潮流转移变化量最大的支路进行评估，具体包括：

以式(4)、(5)和式(6)作为各支路有功功率平衡的约束条件，判断线路首末端和变压器各绕组的有功功率是否平衡：

Pi_j＝V_i ²g-V_iV_j(gcosθ_ij+bsinθ_ij) (4)

|P_ij+P_ji-_ΔP|≈0

以式(7)、(8)和式(9)作为各支路无功功率平衡的约束条件，判断线路首末端和变压器各绕组的无功功率是否平衡：

Q_ij＝-V_i ²(b+y_c)+V_iV_j(bcosθ_ij-gsinθ_ij) (7)

|Q_ij+Q_ji-ΔQ|≈0

式中，V_i、V_j分别表示线路两端的电压大小，θ_ij为相位角；b、g和y_c分别为支路的电纳、电导和电容，ΔQ和ΔP分别表示线路首末端和变压器各绕组的有功平衡量和无功平衡量；P_ij和P_ji分别表示线路首末端和变压器各绕组的有功量测；Q_ij和Q_ji分别表示线路首末端和变压器各绕组的无功量测。

优选的，所述根据评估结果进行遥测错误辨识，输出遥测错误辨识结果，包括：

判断潮流变化量最大的支路其母线功率、线路首末端功率和变压器功率是否平衡，

若各项指标均正常，则认为其变化为正常的潮流变化；

若上述指标中有一项以上存在错误，则确定该支路存在遥测错误。

一种遥测错误辨识装置，所述装置包括：

第一生成单元，用于采集电网当前运行断面S_n，生成当前运行断面S_n的可疑量测数据集A_n；

第二生成单元，用于确定当前运行断面S_n的上一个断面S_n-1，生成S_n-1对应的可疑量测数据集A_n-1；

分析单元，用于分析A_n和A_n-1母线电量平衡合格率变化情况，分别选取母线电量平衡合格率变化最大的子集，将该子集包含的支路进行潮流对比，获取各支路的潮流转移变化量；

评估单元，用于根据预先定义的潮流分析指标，对潮流转移变化量最大的支路进行评估；

识别单元，用于根据评估结果进行遥测错误辨识，输出遥测错误辨识结果。

优选的，所述第一生成单元具体包括：

确定子单元，用于确定当前运行断面S_n中的母线功率平衡量；

计算子单元，用于根据当前运行断面S_n中的母线功率平衡量，计算所述断面S_n的母线电量平衡合格率；

第一生成子单元，用于确定母线电量平衡合格率小于预定第一阈值的数据，生成可疑量测数据集A_n。

与最接近的现有技术比，本发明的有益效果为：

本发明所提出的方法及装置，对于当前断面潮流与基态断面潮流相差较小情况，提出一种遥测错误辨识方法及装置，通过获取当前运行断面和历史断面的可疑量测数据集；分析两集合中母线电量平衡合格率变化情况，分别选取母线电量平衡合格率变化最大的子集，将其包含的支路进行潮流对比，获取支路潮流转移变化量；根据预先定义的潮流分析指标，对变化量最大的支路进行评估；同时根据评估结果进行遥测错误辨识，最后输出遥测错误辨识结果。通过该方案有效解决了当前电力系统分析中的遥测错误辨识难的问题，显著提升了电网系统分析中遥测错误辨识的准确性，对于提高电力系统分析软件计算精度具有重要意义。

将本方法以省级电力公司作为试点，将该技术应用于智能电网调度控制系统中，以实现遥测错误辨识，可以快速定位包含错误数据的厂站，使得遥测错误辨识准确度大幅提升；一线运维人员通过本方法中的遥测错误辨识信息能够迅速定位当前电网中的遥测问题并快速解决，从而有效改善电网基础数据质量，为智能电网调度控制系统网络分析软件各模块提供更佳精准的数据。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的遥测错误辨识方法实施的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供一种遥测错误辨识方法及装置，通过获取当前运行断面和上一历史断面的可疑量测数据集，分析两个可疑量测数据集的母线电量平衡合格率变化情况，分别选取母线电量平衡合格率变化最大的子集，将其包含的支路进行潮流对比，获取支路潮流转移变化量；根据预先定义的潮流分析指标，充分利用了转移潮流对拓扑变化的敏感性以及加权最小绝对值状态估计对不良数据的抑制性,对变化量最大的支路进行评估；根据评估结果进行遥测错误辨识，从而提高了辨识能力，最后输出遥测错误辨识结果，以便根据分析结果确定遥测问题。所述方法包括以下步骤：

1)获取电网当前数据断面和历史数据断面；

首先获取电网当前数据断面和历史数据断面，在电网当前数据断面中选定断面S，并在电网历史数据断面中选定S的上一个断面S_n-1作为潮流转移分析对比断面。

2)选定当前断面S，得到数据质量较差的厂站集A。

先将上步中的数据断面S和数据断面S_n-1进行数据处理，得到分析程序可用的数据模型，随后对数据断面S进行厂站合格率的统计分析。由于母线功率平衡是衡量电网数据断面的重要有效指标，所以我们首先对其进行母线功率平衡的计算和统计，对于有m个有功量测和n个无功量测的母线其母线功率平衡统计公式如下：

式中，_ΔP和_ΔQ分别表示母线的有功平衡量和无功平衡量，P_i和Q_j分别代表母线上的一个有功和无功量测。

再进一步计算出母线平衡合格率，其计算公式如下：

式中：M为参与母线有功平衡统计的节点总数与参与母线无功平衡统计的节点总数之和；M_HG为母线有功平衡合格点数与母线无功平衡合格点数之和。

通过以上统计方法，将母线有功或无功平衡量最大的厂站列为厂站合格率较差的厂站，这样就得到了电网当前数据断面S中厂站合格率较差的厂站集合A。

3)将A与S的上一个断面Sn-1的数据An-1进行对比，筛选出两次合格率变化较大的厂站集B。

使用与上步同样方法得到当前数据断面S的上一数据断面S_n-1中的厂站合格率较差的厂站集合A_n-1。然后，对集合A与集合A_n-1进行对比，筛选出前后两断面中厂站合格率变化最大的厂站集，得到断面S的集合A中厂站合格率变化最大的子集B和断面S_n-1的集合A_n-1中厂站合格率变化最大的子集B_n-1。

4)对厂站集B与上一个断面的合格率变化最大的厂站集B_n-1中的支路进行潮流比对，得到支路转移变化量。

对得到的厂站集B与B_n-1中的支路逐一进行潮流比对，计算得出前后两断面中这部分厂站合格率变化最大的厂站中各支路潮流转移变化量。

5)对变化量最大的支路进行指标分析，指标包括：母线功率不平衡量的分析、线路首末端功率平衡分析、变压器绕组功率平衡分析。

对上步计算出的支路潮流变化量最大的支路进行指标分析，除进行母线功率平衡分析外，还包括对线路进行线路首末端功率平衡分析和对变压器进行变压器各绕组功率平衡分析，其分析方法与母线功率平衡类似。

以线路首末端功率平衡分析为例：

P_ij＝V_i ²g-V_iV_j(gcosθ_ij+bsinθ_ij) (4)

|P_ij+P_ji-_ΔP|≈0

Q_ij＝-V_i ²(b+y_c)+V_iV_j(bcosθ_ij-gsinθ_ij) (7)

|Q_ij+Q_ji-ΔQ|≈0

式中：V_i、V_j、θ_ij代表母线或节点电压的大小和相位角。

6)进行遥测辨识，区分上述变化是正常潮流转移或者是遥测错误，输出计算结果。基于上步的得到的指标分析结果，对支路潮流变化量最大的支路进行遥测错误辨识。其辨识依据为：首先判断支路潮流变化量最大的支路其母线功率平衡、线路首末端功率平衡和变压器功率平衡指标是否正常，如果各项指标均正常则认为其潮流变化应为正常的潮流变化；反之，如果某支路的上述指标中有一项存在错误，则可辨识出此支路上存在遥测错误。

上述各步分析后得到的电网遥测错误辨识结果进行输出。

本发明实施例首先采集当前断面中数据质量较差的厂站；其次通过转移潮流法获取数据质量较差厂站的支路转移潮流；充分利用了转移潮流对拓扑变化的敏感性以及加权最小绝对值状态估计对不良数据的抑制性,进一步对支路潮流变化量最大的支路进行遥测错误辨识，判断上述变化是正常潮流转移或者是遥测错误，从而有效提高辨识能力。对转移潮流较大支路的厂站进行母线功率平衡、线路首末端功率平衡和变压器绕组功率平衡分析；并根据分析结果确定遥测问题；从而解决了电力系统分析中的遥测错误辨识难题，不仅面向当前断面潮流与基态断面潮流相差较小情况，而且适用于单不良遥测和多不良遥测错误辨识。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，这些变更、修改或者等同替换，其均在其申请待批的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种遥测错误辨识方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

采集电网当前运行断面S_n，生成当前运行断面S_n的可疑量测数据集A_n；

所述生成当前运行断面S_n中的可疑量测数据集A_n，包括：

确定当前运行断面S_n中的母线功率平衡量，

根据当前运行断面S_n中的母线功率平衡量计算所述断面S_n的母线电量平衡合格率，

确定母线电量平衡合格率小于预定第一阈值的数据，生成可疑量测数据集A_n；

确定当前运行断面S_n的上一个断面S_n-1，生成S_n-1对应的可疑量测数据集A_n-1；

所述确定当前运行断面S_n的上一个断面S_n-1，生成S_n-1对应的可疑量测数据集A_n-1，包括：

确定当前运行断面S_n的上一个断面S_n-1中的母线功率平衡量，

根据S_n-1中的母线功率平衡量计算所述断面S_n-1的母线电量平衡合格率，

确定母线电量平衡合格率小于预定第二阈值的数据，生成可疑量测数据集A_n-1；分析可疑量测数据集A_n和可疑量测数据集A_n-1对应的母线电量平衡合格率变化情况，分别选取母线电量平衡合格率变化最大的子集，将该子集包含的支路进行潮流对比，获取各支路的潮流转移变化量；

所述分别选取母线电量平衡合格率变化最大的子集，将该子集包含的支路进行潮流对比，获取各支路的支路转移变化量，包括：

通过比较可疑量测数据集A_n与可疑量测数据集A_n-1分别对应的母线电量平衡合格率变化情况，将A_n与S_n-1对应的可疑量测数据集A_n-1进行对比，确定可疑量测数据集A_n对应的母线电量平衡合格率变化最大的子集B_n,以及可疑量测数据集A_n-1对应的母线电量平衡合格率变化最大的子集B_n-1；

采用转移潮流法逐一比对子集B_n和子集B_n-1包含的各支路，获得母线电量平衡合格率变化最大的子集中各支路潮流转移变化量；

根据预先定义的潮流分析指标，对潮流转移变化量最大的支路进行评估；

所述根据预先定义的潮流分析指标，对潮流转移变化量最大的支路进行评估，具体包括：

以式(4)、(5)和式(6)作为各支路有功功率平衡的约束条件，判断线路首末端和变压器各绕组的有功功率是否平衡：

P_ij＝V_i ²g-V_iV_j(gcosθ_ij+bsinθ_ij) (4)

|P_ij+P_ji-ΔP|≈0

以式(7)、(8)和式(9)作为各支路无功功率平衡的约束条件，判断线路首末端和变压器各绕组的无功功率是否平衡：

Q_ij＝-V_i ²(b+y_c)+V_iV_j(bcosθ_ij-gsinθ_ij) (7)

|Q_ij+Q_ji-ΔQ|≈0

式中，V_i、V_j分别表示线路首末端的电压大小，θ_ij为相位角；b、g和y_c分别为支路的电纳、电导和电容，ΔP和ΔQ分别表示线路首末端和变压器各绕组的有功平衡量和无功平衡量；P_ij和P_ji分别表示线路首末端和变压器各绕组的有功量测；Q_ij和Q_ji分别表示线路首末端和变压器各绕组的无功量测；

根据评估结果进行遥测错误辨识，输出遥测错误辨识结果。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过下式确定母线功率平衡量：

式中，_ΔP和_ΔQ分别表示母线的有功平衡量和无功平衡量，P_i表示母线上第i个有功量测，i∈m；Q_j表示母线上第j个无功量测，j∈n；m和n分别表示当前运行断面S_n有功量测和无功量测的个数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据当前运行断面S_n的母线功率平衡量，计算所述断面S_n的母线电量平衡合格率，其表达式为：

式中，M为参与母线电量平衡合格率计算的节点总数，M_HG为母线的有功平衡量和无功平衡合格率达标的节点总数。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据评估结果进行遥测错误辨识，输出遥测错误辨识结果，包括：

判断潮流转移变化量最大的支路其母线功率、线路首末端功率和变压器功率是否平衡，

若各项指标均正常，则认为其变化为正常的潮流变化；

若上述指标中有一项以上存在错误，则确定该支路存在遥测错误。

5.一种遥测错误辨识装置，其特征在于，所述装置包括：

第一生成单元，用于采集电网当前运行断面S_n，生成当前运行断面S_n的可疑量测数据集A_n；

所述第一生成单元具体包括：确定子单元，用于确定当前运行断面S_n中的母线功率平衡量；

计算子单元，用于根据当前运行断面S_n中的母线功率平衡量，计算所述断面S_n的母线电量平衡合格率；

第一生成子单元，用于确定母线电量平衡合格率小于预定第一阈值的数据，生成可疑量测数据集A_n；

第二生成单元，用于确定当前运行断面S_n的上一个断面S_n-1，生成S_n-1对应的可疑量测数据集A_n-1；

所述第二生成单元具体包括：

确定当前运行断面S_n的上一个断面S_n-1中的母线功率平衡量，

根据S_n-1中的母线功率平衡量计算所述断面S_n-1的母线电量平衡合格率，

确定母线电量平衡合格率小于预定第二阈值的数据，生成可疑量测数据集A_n-1；

分析单元，用于分析可疑量测数据集A_n和可疑量测数据集A_n-1对应的母线电量平衡合格率变化情况，分别选取母线电量平衡合格率变化最大的子集，将该子集包含的支路进行潮流对比，获取各支路的潮流转移变化量；

所述分别选取母线电量平衡合格率变化最大的子集，将该子集包含的支路进行潮流对比，获取各支路的支路转移变化量，包括：

通过比较可疑量测数据集A_n与可疑量测数据集A_n-1分别对应的母线电量平衡合格率变化情况，将A_n与S_n-1对应的可疑量测数据集A_n-1进行对比，确定可疑量测数据集A_n对应的母线电量平衡合格率变化最大的子集B_n,以及可疑量测数据集A_n-1对应的母线电量平衡合格率变化最大的子集B_n-1；

采用转移潮流法逐一比对子集B_n和子集B_n-1包含的各支路，获得母线电量平衡合格率变化最大的子集中各支路潮流转移变化量；

评估单元，用于根据预先定义的潮流分析指标，对潮流转移变化量最大的支路进行评估；

所述根据预先定义的潮流分析指标，对潮流转移变化量最大的支路进行评估，具体包括：

以式(4)、(5)和式(6)作为各支路有功功率平衡的约束条件，判断线路首末端和变压器各绕组的有功功率是否平衡：

P_ij＝V_i ²g-V_iV_j(gcosθ_ij+bsinθ_ij) (4)

|P_ij+P_ji-ΔP|≈0以式(7)、(8)和式(9)作为各支路无功功率平衡的约束条件，判断线路首末端和变压器各绕组的无功功率是否平衡：

Q_ij＝-V_i ²(b+y_c)+V_iV_j(bcosθ_ij-gsinθ_ij) (7)

|Q_ij+Q_ji-ΔQ|≈0

式中，V_i、V_j分别表示线路首末端的电压大小，θ_ij为相位角；b、g和y_c分别为支路的电纳、电导和电容，ΔP和ΔQ分别表示线路首末端和变压器各绕组的有功平衡量和无功平衡量；P_ij和P_ji分别表示线路首末端和变压器各绕组的有功量测；Q_ij和Q_ji分别表示线路首末端和变压器各绕组的无功量测；

识别单元，用于根据评估结果进行遥测错误辨识，输出遥测错误辨识结果。