CN113704990B - 一种直流量量测数据的电磁暂态模型单参数在线校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流量量测数据的电磁暂态模型单参数在线校正方法，包括，选择一个直流量的测量数据作为标准运行结果；将待校正参数的当前值设定为电磁暂态仿真模型的初始仿真参数，启动电磁暂态仿真程序，计算得到当前参数下直流量的仿真运行结果；计算标准运行结果和仿真运行结果的二范数误差，比较所述二范数误差和误差下限的大小来对待校正参数当前值的精度进行校验；若所述二范数误差大于所述误差下限，则利用所述仿真运行结果跟踪标准运行结果；将所述二范数误差输入至PI控制器进行调节，将待校正参数的当前值更新为所述PI控制器调节后的输出结果。本发明方法实现利用系统直流量对其电磁暂态模型单参数的在线校正。

Description

一种直流量量测数据的电磁暂态模型单参数在线校正方法

技术领域

本发明涉及电力系统仿真模拟参数校正的技术领域，尤其涉及一种直流量量测数据的电磁暂态模型单参数在线校正方法。

背景技术

对实际电力系统进行准确电磁暂态仿真的关键在于仿真模型参数的正确性，因此涉及参数校正的问题，现有参数校正算法大多基于组合优化原理，利用启发式算法给出多个参数的最优组合可能，但是存在计算流程复杂、时效性低的问题，故难以结合有限的量测数据来对模型参数进行简单有效的持续在线校正。

而实际工程中对电力系统进行仿真分析往往只需关注灵敏度最高的单个参数的精度即可，因此为了寻找相较于组合优化算法更加简单有效的单参数校正算法，本发明提出了一种基于直流量量测数据的电磁暂态模型单参数在线校正方法，基于PI控制器的比例和积分环节能够对直流量进行无静差跟踪的特性，通过仿真计算，获取仿真运行结果，利用PI控制器对仿真运行结果和标准运行结果进行调节，将调节后的参数作为待校正参数新的当前值，通过滚动修改待校正参数当前值来循环启动仿真程序，获取仿真运行结果，使其不断逼近准确值。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明解决的技术问题是：如何寻找相较于组合优化算法更加简单有效的单参数校正算法。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，选择一个直流量的测量数据作为标准运行结果；将待校正参数的当前值设定为电磁暂态仿真模型的初始仿真参数，启动电磁暂态仿真程序，计算得到当前参数下直流量的仿真运行结果；计算标准运行结果和仿真运行结果的二范数误差，比较所述二范数误差和误差下限的大小来对待校正参数当前值的精度进行校验；若所述二范数误差大于所述误差下限，则利用所述仿真运行结果跟踪标准运行结果；将所述二范数误差输入至PI控制器进行调节，将待校正参数的当前值更新为所述PI控制器调节后的输出结果。

作为本发明所述的流量量测数据的电磁暂态模型单参数在线校正方法的一种优选方案，其中：包括，若所述二范数误差小于所述误差下限，则待校正参数的当前值近似等于实际值，误差在可接受范围内，参数校正结束。

作为本发明所述的流量量测数据的电磁暂态模型单参数在线校正方法的一种优选方案，其中：包括，若实际电力系统的电磁暂态仿真模型中存在一个当前值P₀与实际值P_s有偏差的单参数P，且其他参数的当前值均为其实际值，则将参数P作为所述电磁暂态仿真模型中的待校正参数；从所述实际电力系统中选取一个可测量的直流量R，将该直流量的量测数据当作标准运行结果R_Ps，为后续的参数校正工作提供一个参考标准。

作为本发明所述的流量量测数据的电磁暂态模型单参数在线校正方法的一种优选方案，其中：还包括，将待校正参数P的当前值P₀设定为电磁暂态仿真模型的初始仿真参数，启动电磁暂态仿真程序，计算得到参数值为P₀时系统直流量R的仿真运行结果R_P0。

作为本发明所述的流量量测数据的电磁暂态模型单参数在线校正方法的一种优选方案，其中：包括，得到直流量R的标准运行结果R_Ps和仿真运行结果R_P0后，计算R_Ps和R_P0的误差R_e0对待校正参数P的当前参数值的精度进行校验，数据间误差采用差值向量2范数来计算误差R_e0，

R_e0＝||R_Ps-R_P0||₂

通过比较R_e0和误差下限ε，来校验参数P的当前值P₀的精度是否达标。

作为本发明所述的流量量测数据的电磁暂态模型单参数在线校正方法的一种优选方案，其中：还包括，当R_e0＞ε时，当前值P₀的精度不达标；当R_e0≤ε时，当前值P₀的精度达标，则认为待校正参数的当前值以近似等于实际值P_s，误差在可接受范围内，输出参数P的当前值，将其作为校正后的参数，参数校正结束。

作为本发明所述的流量量测数据的电磁暂态模型单参数在线校正方法的一种优选方案，其中：包括，基于PI控制器的比例和积分环节能对直流分量进行无静差跟踪的特性，利用仿真运行结果R_Po来跟踪标准运行结果R_Ps；将偏差数据R_e0输入到PI控制器里进行调节，并将待校正参数P当前值更新为PI控制器调节后的输出结果P₁，使待校正参数的当前值不断逼近其实际值P_s；

其中，k_p为PI控制器的比例参数，k_I为PI控制器的积分参数。

作为本发明所述的流量量测数据的电磁暂态模型单参数在线校正方法的一种优选方案，其中：还包括，将待校正参数P的当前值P₁设定为电磁暂态模型的初始仿真参数，启动电磁暂态仿真程序，得到参数值为P₁时系统输出量R的仿真运行结果R_P1；利用仿真运行结果R_P1跟踪标准运行结果R_Ps，将误差数据继续输入到PI控制器进行调节，用PI控制器的输出结果将待校正参数P当前值更新为P₂；重复多次上述操作，利用PI调节器不断更新待校正参数P的当前值，使仿真运行结果不断逼近标准运行结果；直到当前仿真运行结果R_Px和标准运行结果R_Ps的二范数误差R_e1在可接受范围内后，停止循环，将此时待校正参数P的当前值P_x作为校正后的结果。

本发明的有益效果：本发明方法利用实际系统直流量的量测数据为参数校正工作提供一个参考标准，并通过不断修改参数来启动仿真程序的方式获取仿真运行结果，利用仿真运行结果来跟踪标准运行结果，基于PI控制器的比例和积分环节能够对直流量进行无静差跟踪的特性，将仿真运行结果和标准运行结果的误差数据输入到PI控制器里进行调节，从而使待校正参数的当前值不断逼近其实际值；只要PI控制器的比例和积分参数设置合理，都能保证在重复有限次仿真后，仿真运行结果和标准运行结果数据间误差收敛到误差下限以内，使待校正参数的当前值近似等于实际值，从而实现利用系统直流量对其电磁暂态模型单参数的在线校正。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明一个实施例所述的流量量测数据的电磁暂态模型单参数在线校正方法的流程示意图；

图2为本发明一个实施例所述的流量量测数据的电磁暂态模型单参数在线校正方法的实验对比曲线示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参照图1，为本发明的第一个实施例，提供了一种直流量量测数据的电磁暂态模型单参数在线校正方法，包括：

S1：选择一个直流量的测量数据作为标准运行结果。

S2：将待校正参数的当前值设定为电磁暂态仿真模型的初始仿真参数，启动电磁暂态仿真程序，计算得到当前参数下直流量的仿真运行结果。

S3：计算标准运行结果和仿真运行结果的二范数误差，比较二范数误差和误差下限的大小来对待校正参数当前值的精度进行校验。

S4：若二范数误差大于误差下限，则利用仿真运行结果跟踪标准运行结果。

S5：将二范数误差输入至PI控制器进行调节，将待校正参数的当前值更新为PI控制器调节后的输出结果。

其中还需要详细说明的是，包括：

若二范数误差小于误差下限，则待校正参数的当前值近似等于实际值，误差在可接受范围内，参数校正结束；

若实际电力系统的电磁暂态仿真模型中存在一个当前值P₀与实际值P_s有偏差的单参数P，且其他参数的当前值均为其实际值，则将参数P作为电磁暂态仿真模型中的待校正参数；

从实际电力系统中选取一个可测量的直流量R，将该直流量的量测数据当作标准运行结果R_Ps，为后续的参数校正工作提供一个参考标准。

具体的，还包括：

将待校正参数P的当前值P₀设定为电磁暂态仿真模型的初始仿真参数，启动电磁暂态仿真程序，计算得到参数值为P₀时系统直流量R的仿真运行结果R_P0。

进一步的，包括：

得到直流量R的标准运行结果R_Ps和仿真运行结果R_P0后，计算R_Ps和R_P0的误差R_e0对待校正参数P的当前参数值的精度进行校验，数据间误差采用差值向量2范数来计算误差R_e0，

R_e0＝||R_Ps-R_P0||₂

通过比较R_e0和误差下限ε，来校验参数P的当前值P₀的精度是否达标；

当R_e0＞ε时，当前值P₀的精度不达标；

当R_e0≤ε时，当前值P₀的精度达标，则认为待校正参数的当前值以近似等于实际值P_s，误差在可接受范围内，输出参数P的当前值，将其作为校正后的参数，参数校正结束。

较佳的，本实施例还需要说明的是：

基于PI控制器的比例和积分环节能对直流分量进行无静差跟踪的特性，利用仿真运行结果R_Po来跟踪标准运行结果R_Ps；

将偏差数据R_e0输入到PI控制器里进行调节，并将待校正参数P当前值更新为PI控制器调节后的输出结果P₁，使待校正参数的当前值不断逼近其实际值P_s；

其中，k_p为PI控制器的比例参数，k_I为PI控制器的积分参数；

将待校正参数P的当前值P₁设定为电磁暂态模型的初始仿真参数，启动电磁暂态仿真程序，得到参数值为P₁时系统输出量R的仿真运行结果R_P1；

利用仿真运行结果R_P1跟踪标准运行结果R_Ps，将误差数据继续输入到PI控制器进行调节，用PI控制器的输出结果将待校正参数P当前值更新为P₂；

重复多次上述操作，利用PI调节器不断更新待校正参数P的当前值，使仿真运行结果不断逼近标准运行结果；

直到当前仿真运行结果R_Px和标准运行结果R_Ps的二范数误差R_e1在可接受范围内后，停止循环，将此时待校正参数P的当前值P_x作为校正后的结果。

实施例2

参照图2，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是，提供了一种直流量量测数据的电磁暂态模型单参数在线校正方法的试验对比，具体包括：

为了更好地对本发明方法中采用的技术效果加以验证说明，本实施例选择以传统的仿真模拟方法与本发明方法进行对比测试，以科学论证的手段对比试验结果，以验证本发明方法所具有的真实效果。

传统的仿真模拟方法无法实现简单有效的单参数校正算法，导致仿真结果误差较大，为验证本发明方法相对于传统方法对模拟仿真影响具有更高的准确度和效率，本实施例中将采用传统的仿真模拟方法与本发明方法分别对仿真平台的单参数校正进行实时测量对比。

测试环境：将电力系统参数导入仿真平台模拟运行并模拟单参数在线校正场景，分别利用传统方法的机器学习算法进行校正测试并获得测试结果数据，采用本发明方法，则开启自动化测试设备，并运用MATLB实现本发明方法的仿真测试，根据实验结果获得仿真数据，每种方法各测试1000组数据，计算获得每组数据的时间，与仿真模拟输入的实际预测值进行误差对比计算。

参照图2，实线为本发明方法输出的曲线，虚线为传统方法输出的曲线，根据图2的示意，能够直观的看出本发明方法相较于传统方法在针对单参数在线校正具有极高的准确度，虚线则直线下降，且波幅较大，说明了传统方法的误差性。

优选地，本发明方法利用实际系统直流量的量测数据为参数校正工作提供一个参考标准，并通过不断修改参数来启动仿真程序的方式获取仿真运行结果，利用仿真运行结果来跟踪标准运行结果，基于PI控制器的比例和积分环节能够对直流量进行无静差跟踪的特性，将仿真运行结果和标准运行结果的误差数据输入到PI控制器里进行调节，从而使待校正参数的当前值不断逼近其实际值；只要PI控制器的比例和积分参数设置合理，都能保证在重复有限次仿真后，仿真运行结果和标准运行结果数据间误差收敛到误差下限以内，使待校正参数的当前值近似等于实际值，从而实现利用系统直流量对其电磁暂态模型单参数的在线校正。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种直流量量测数据的电磁暂态模型单参数在线校正方法，其特征在于：包括，

选择一个直流量的测量数据作为标准运行结果；

若实际电力系统的电磁暂态仿真模型中存在一个当前值P₀与实际值P_s有偏差的单参数P，且其他参数的当前值均为其实际值，则将参数P作为所述电磁暂态仿真模型中的待校正参数；

从所述实际电力系统中选取一个可测量的直流量R，将该直流量的量测数据当作标准运行结果R_Ps，为后续的参数校正工作提供一个参考标准；

将待校正参数的当前值设定为电磁暂态仿真模型的初始仿真参数，启动电磁暂态仿真程序，计算得到当前参数下直流量的仿真运行结果；

计算标准运行结果和仿真运行结果的二范数误差，比较所述二范数误差和误差下限的大小来对待校正参数当前值的精度进行校验；

若所述二范数误差大于所述误差下限，则利用所述仿真运行结果跟踪标准运行结果；

将所述二范数误差输入至PI控制器进行调节，将待校正参数的当前值更新为所述PI控制器调节后的输出结果。

2.根据权利要求1所述的直流量量测数据的电磁暂态模型单参数在线校正方法，其特征在于：包括，

若所述二范数误差小于所述误差下限，则待校正参数的当前值近似等于实际值，误差在可接受范围内，参数校正结束。

3.根据权利要求1所述的直流量量测数据的电磁暂态模型单参数在线校正方法，其特征在于：还包括，

将待校正参数P的当前值P₀设定为电磁暂态仿真模型的初始仿真参数，启动电磁暂态仿真程序，计算得到参数值为P₀时系统直流量R的仿真运行结果R_P0。

4.根据权利要求3所述的直流量量测数据的电磁暂态模型单参数在线校正方法，其特征在于：包括，

得到直流量R的标准运行结果R_Ps和仿真运行结果R_P0后，计算R_Ps和R_P0的误差R_e0对待校正参数P的当前参数值的精度进行校验，数据间误差采用差值向量2范数来计算误差R_e0，

通过比较R_e0和误差下限ε，来校验参数P的当前值P₀的精度是否达标。

5.根据权利要求4所述的直流量量测数据的电磁暂态模型单参数在线校正方法，其特征在于：还包括，

当R_e0＞ε时，当前值P₀的精度不达标；

当R_e0≤ε时，当前值P₀的精度达标，则认为待校正参数的当前值以近似等于实际值P_s，误差在可接受范围内，输出参数P的当前值，将其作为校正后的参数，参数校正结束。

6.根据权利要求5所述的直流量量测数据的电磁暂态模型单参数在线校正方法，其特征在于：包括，

基于PI控制器的比例和积分环节能对直流分量进行无静差跟踪的特性，利用仿真运行结果R_Po来跟踪标准运行结果R_Ps；

将偏差数据R_e0输入到PI控制器里进行调节，并将待校正参数P当前值更新为PI控制器调节后的输出结果P₁，使待校正参数的当前值不断逼近其实际值P_s；

其中，k_p为PI控制器的比例参数，k_I为PI控制器的积分参数。

7.根据权利要求6所述的直流量量测数据的电磁暂态模型单参数在线校正方法，其特征在于：还包括，

将待校正参数P的当前值P₁设定为电磁暂态模型的初始仿真参数，启动电磁暂态仿真程序，得到参数值为P₁时系统输出量R的仿真运行结果R_P1；

利用仿真运行结果R_P1跟踪标准运行结果R_Ps，将误差数据继续输入到PI控制器进行调节，用PI控制器的输出结果将待校正参数P当前值更新为P₂；

重复多次上述操作，利用PI调节器不断更新待校正参数P的当前值，使仿真运行结果不断逼近标准运行结果；

直到当前仿真运行结果R_Px和标准运行结果R_Ps的二范数误差R_e1在可接受范围内后，停止循环，将此时待校正参数P的当前值P_x作为校正后的结果。