KR101219545B1 - Optimized parameter estimation method for power system - Google Patents

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KR101219545B1
KR101219545B1 KR1020110092497A KR20110092497A KR101219545B1 KR 101219545 B1 KR101219545 B1 KR 101219545B1 KR 1020110092497 A KR1020110092497 A KR 1020110092497A KR 20110092497 A KR20110092497 A KR 20110092497A KR 101219545 B1 KR101219545 B1 KR 101219545B1
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이지혜
이재원
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주식회사 파워이십일
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    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks

Abstract

PURPOSE: A parameter estimation method applied with a power system optimizing method is provided to enhance data integrity in analyzing data of a power system, and estimate real-time parameters only with the available measured data. CONSTITUTION: Voltage data and current data on a power transmission line are measured to create an admittance matrix. A target function is set by the measured data and the admittance matrix and variables of the target function are supposed. The WLS(Weighted Least-Squares) estimation method is applied about the variables, and the gradients of the gain matrix are obtained. As the Jacobian matrix of the gain matrix is calculated to the Hessian matrix, corrected amount of the variables is calculated. Convergence of parameter estimates is examined. [Reference numerals] (AA) Start; (BB) Reading measured data; (CC) Constructing admittance matrix; (DD) Defining a purpose function, supposing variable z; (EE) Calculating Gradient G(z); (FF) Calculating a Hessian matrix; (GG) Calculating variable correction rates; (HH) End; (II) Modifying each variable value

Description

전력계통에서의 최적화 기법을 적용한 파라미터 추정 방법{Optimized parameter estimation method for power system}Optimized parameter estimation method for power system

본 발명은 전력계통에서의 최적화 기법을 적용한 파라미터 추정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물리적인 변화나 환경적인 요인 및 선로의 구조에 따라 변화하는 파라미터를 역으로 계산하여 추정함으로써 정확한 파라미터 값을 찾아 전력 계통의 데이터를 해석해서 데이터 무결성을 향상시킬 수 있는 전력계통에서의 최적화 기법을 적용한 파라미터 추정 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a parameter estimation method using an optimization technique in a power system, and more particularly, by calculating inversely a parameter that changes according to physical changes, environmental factors, and the structure of a line to find an accurate parameter value. The present invention relates to a parameter estimation method using an optimization technique in a power system that can analyze data of a power system and improve data integrity.

최근 전력계통에 있어서 정확한 파라미터 값을 산출하여 전력계통의 안정적인 운용을 위한 여러 가지 방법들이 개발되고 있다.Recently, various methods for stable operation of power systems have been developed by calculating accurate parameter values in power systems.

등록특허 제10-656381는 종래 임의의 구간을 선택해 주는 고정된 구간선택법에 의한 전력 모드의 추정 방법이 구간간격이나 잡음에 따라 정확한 전력모드 추정이 어렵기 때문에 구간의 적절한 선택 여하에 따라 추정결과가 원래의 해와 많은 차이가 발생하므로 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 샘플링 배수, 구간 수 및 시간구간 중 적어도 어느 하나 이상의 변수를 포함하는 가변구간선택에 따른 선형예측다항식을 구성하여 전력모드의 이상 유무를 추정하는 가변구간을 이용한 전력모드 자동 추정 방법이 개시되어 있다. Patent No. 10-656381 shows that the conventional power mode estimation method using a fixed section selection method for selecting an arbitrary section is difficult to accurately estimate the power mode according to the interval or noise. Since there are many differences from the original solution, in order to solve this problem, a linear predictive polynomial according to the variable interval selection including at least one variable among sampling multiples, number of sections and time intervals is constructed to estimate the abnormality of the power mode. Disclosed is a method for automatically estimating power mode using a variable interval.

그러나, 상기 전력모드 추정방법은 전체 구간을 선택하지 않고 특정 구간의 결과를 전 구간으로 해석함에 따른 오차는 여전히 존재하고 있었으며, 특히 실시간의 파라미터는 반영되지 않아 시시각각으로 변하는 상태를 추정하기는 불가능하였다.However, in the power mode estimation method, the error of interpreting the result of a specific section into the entire section without selecting the entire section still exists, and in particular, it was impossible to estimate a state that changes every moment because the parameter of the real time was not reflected. .

상태 추정이란 어떤 기준에 따라 시스템의 측정값에 근거하여 미지의 시스템 상태변수에 값을 부여하는 처리 절차로써 전력 계통 측면에서 보면, 계통 내의 여러 지점에서 측정된 전압, 전류, 전력의 측정값과 계통 모델을 이용하여 현재 운용 중인 계통의 상태를 추정하는 기법이다.State estimation is a process of assigning a value to an unknown system state variable based on a system's measured value according to some criteria. From a power system perspective, the measured value of the voltage, current, and power measured at various points in the system and the system This is a technique for estimating the state of a currently operating system using a model.

상태 추정은 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition) 시스템의 능력 확대, EMS(Energy Management Systems) 안의 다른 어플리케이션 기능들의 신뢰성 및 안정성을 높이는데 필요하다. State estimation is necessary to extend the capabilities of Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) systems and to increase the reliability and stability of other application functions within Energy Management Systems (EMS).

또한, 상태 추정은 계통의 현재 운영 상태를 파악하여 송전 선로 데이터 또는 버스 전압 데이터와 같은 운영 제약의 정확하고 효율적인 모니터링을 용이하게 하며 만일의 사태에 대해 안정적인 실시간 데이터베이스를 제공한다.In addition, status estimation identifies the current operating status of the system, facilitating accurate and efficient monitoring of operational constraints such as transmission line data or bus voltage data and providing a reliable real-time database of events.

현재 많이 사용되고 있는 WLS(Weighted Least Squares) 상태 추정은 프로그램 구현이 상대적으로 간단하다는 이점이 있으나, SCADA 측정 장비에서의 에러 및 통신 장비의 장애와 잡음에 대한 에러를 포함한 불량 데이터에 대해 민감하여 수렴성에 문제가 생길 수 있다는 단점이 있다.Currently used weighted least squares (WLS) state estimation has the advantage of relatively simple program implementation, but is sensitive to poor data including errors in SCADA measurement equipment and errors in communication equipment and errors in noise. The disadvantage is that problems can arise.

안정적이고 경제적인 계통의 운용을 위해 사용되는 경제급전, 상정사고 해석, 자동발전제어, 안전도해석, 온라인 조류계산과 같은 응용 프로그램들의 성능 및 정확도 등은 그 계산에 사용되는 데이터의 질에 상당히 영향을 받게 된다.The performance and accuracy of applications such as economic dispatch, assumed accident analysis, automatic power generation control, safety analysis, and online tidal calculations used for stable and economical operation of the system significantly affect the quality of the data used in the calculation. Will receive.

현재 WLS 상태 추정에서 사용하고 있는 측정되는 값(상수)는 선간 파워 흐름(line power flow), 버스 파워 주입(bus power injections), 버스 전압 크기(bus voltage magnitudes), 선간 전류 흐름 크기(line current flow magnitudes)이다.The measured values (constants) currently used in the WLS state estimation are line power flow, bus power injections, bus voltage magnitudes and line current flow. magnitudes).

상기한 상수 중에서 전력은 전압과 전류에 의해 만들어지는 값으로, 전압 및 전류크기에 대한 측정치에 비해 정확성이 상대적으로 매우 떨어진다. 그러므로 상수는 가장 정확하다고 할 수 있는 전압 크기와 그 다음으로 정확한 전류 크기에 가중치를 더 실어서 사용해야 한다.Among the above constants, power is a value produced by voltage and current, and its accuracy is relatively inferior compared to the measurement of voltage and current magnitude. Therefore, constants should be used with more weight on the most accurate voltage magnitude, followed by the correct current magnitude.

또한, WLS 상태추정 중 이득행렬

Figure 112011071212290-pat00001
에서 이득행렬에 역(inverse)을 하는 부분이 있는데, 일반적으로 측정 자코비안 행렬인 H는 희소행렬이므로
Figure 112011071212290-pat00002
를 하게 되면 완전 행렬(full matrix)이 되며, 완전 행렬(full matrix)의 역(inverse)을 구하는 것은 사실상 불가능하다.Also, gain matrix during WLS state estimation
Figure 112011071212290-pat00001
There is an inverse of the gain matrix in. In general, the measured Jacobian matrix H is sparse.
Figure 112011071212290-pat00002
Is a full matrix, and it is virtually impossible to find the inverse of a full matrix.

만약 이를 보완하기 위해 희소 기법(sparsity technique)을 사용하려면, 측정 자코비안 H는 정방 행렬(square matrix)여야 하며, 결국은 정사각(square)을 만들기 위해 몇몇의 변수를 빼야한다.If we use the sparity technique to compensate for this, the measurement Jacobian H must be a square matrix, and eventually we need to subtract some of the variables to form a square.

파라미터 추정이란 이용 가능한 측정데이터만으로 실시간 파라미터를 추정함과 동시에 에러를 포함한 데이터를 찾아내어 제거함으로써 계통의 정확한 데이터를 제공하는 것을 말한다.Parameter estimation refers to providing accurate data of a system by estimating real-time parameters using only available measurement data and finding and removing data including errors.

상태 추정의 주요 기능은 가관측성 확보 및 계통 토폴로지는 정확하다는 전제하에, 측정 데이터로부터 에러를 여과하고 계통의 상태를 추정함으로써 현재 계통에 대한 정확한 데이터베이스를 구축하는 것이다. The main function of state estimation is to build an accurate database of current systems by filtering errors from the measurement data and estimating the state of the system, provided that observability and system topology are accurate.

그러나, SCADA가 제공하는 데이터는 측정과정이나 전송과정에서 에러를 포함할 수 있으며, 이 데이터를 이용하여 계산된 실시간 조류 계산은 부정확할 가능성이 있게 된다. 따라서 파라미터 데이터와 측정데이터의 정확도가 그 관건이 되므로 파라미터 추정은 필수적이다.However, the data provided by SCADA may contain errors in the measurement or transmission process, and the real-time tidal calculations calculated using this data may be inaccurate. Therefore, parameter estimation is essential because the accuracy of parameter data and measurement data is key.

그런데, 종래 기술의 Merrill과 Schweppe의 파라미터 추정 방법은, 상태 추정에서 사용하는 상태 벡터에 계통 파라미터를 새로운 상태 벡터로 추가하여 상태 추정을 수행함으로써 계통 파라미터를 추정한다.However, in the conventional method of parameter estimation of Merrill and Schweppe, the system parameter is estimated by adding the system parameter as a new state vector to the state vector used in the state estimation and performing the state estimation.

그러나, 이러한 파라미터 추정 방법은 측정 데이터의 여유도가 상당히 커야 하고, 새로운 상태 벡터가 추가됨으로써 상태 추정의 연산이 매우 복잡해지고, 연산시간이 길어지며, 불량 데이터가 측정 데이터에 포함된 상황에서는 파라미터의 추정이 거의 불가능하다는 문제점이 있다.However, this parameter estimation method requires a large margin of measurement data, and the addition of a new state vector makes the calculation of the state estimation very complicated, the calculation time is long, and the bad data is included in the measurement data. The problem is that estimation is almost impossible.

또한, 종래 기술의 Debs의 파라미터 추정 방법은, 칼만 필터(Kalman filter)를 이용한 순환 알고리즘을 적용하여 파라미터를 추정한다. 이 방법에서는 파라미터를 상수로 취급하여 연산에 사용하지만 실제 계통에서 계통의 파라미터는 시간에 따라 변할 수 있으므로 제안된 알고리즘에 타당성이 결여되어 있고, 한 대형계통에 적용할 경우 수렴성의 문제가 발생한다.In addition, the Debs parameter estimation method of the prior art estimates a parameter by applying a cyclic algorithm using a Kalman filter. In this method, the parameter is treated as a constant and used for calculation. However, in the actual system, the system's parameters may change over time, so the proposed algorithm lacks validity. If applied to a large system, convergence problems occur.

현재 사용되고 있는 선로의 자기 및 상호 어드미턴스 값은 계산식에 의해 주어지고 있다. 하지만 이러한 방법은 물리적인 변화나 환경적인 요인을 적용하지 않고 기하학적인 모델만을 이용한 추정한 값으로 오차가 존재한다.The magnetic and mutual admittance values of the current tracks are given by the formula. However, this method has an error as an estimated value using only a geometric model without applying physical changes or environmental factors.

종래의 자기 및 상호 임피던스는 modified Carson's Equation에 의해 자기 임피던스는 수학식 1로, 상호 임피던스는 수학식 2와 같이 주어진다.Conventional magnetic and mutual impedance is given by Equation 1 and magnetic impedance is given by Equation 2, respectively.

Figure 112011071212290-pat00003
Figure 112011071212290-pat00003

Figure 112011071212290-pat00004
Figure 112011071212290-pat00004

여기서, f(frequency)=60Hz이고,

Figure 112011071212290-pat00005
(earth resistivity)=100[Ohm]이며, GMRi는 Geometric mean radius of conductor i in feet이고,
Figure 112011071212290-pat00006
는 컨덕터 i와 j 사이의 거리이다. Where f (frequency) = 60 Hz,
Figure 112011071212290-pat00005
(earth resistivity) = 100 [Ohm], GMR i is Geometric mean radius of conductor i in feet,
Figure 112011071212290-pat00006
Is the distance between conductors i and j.

도 1은 일반적인 중성점이 접지된 3상 회로가 도시된 것으로서, ABCN으로 구성된 회로를 Kirchhoff's Voltage Law를 적용하면 수학식 3으로 표현할 수 있다.FIG. 1 illustrates a three-phase circuit in which a general neutral point is grounded. The circuit formed of ABCN may be expressed by Equation 3 by applying Kirchhoff's Voltage Law.

Figure 112011071212290-pat00007
Figure 112011071212290-pat00007

상기 수학식 3을 분해된 형태로 나타내면 다음 수학식 4와 같다. Equation 3 is expressed in an exploded form as follows.

Figure 112011071212290-pat00008
Figure 112011071212290-pat00008

여기서,

Figure 112011071212290-pat00009
이고, here,
Figure 112011071212290-pat00009
ego,

Figure 112011071212290-pat00010
이다.
Figure 112011071212290-pat00010
to be.

도 1에서 중성선 N은 접지되어 있으므로

Figure 112011071212290-pat00011
이 된다. 이를 상기 수학식 4에 대입하면 수학식 5와 같이 표현할 수 있다.In Figure 1, the neutral N is grounded
Figure 112011071212290-pat00011
. Substituting this in Equation 4 may be expressed as Equation 5.

Figure 112011071212290-pat00012
Figure 112011071212290-pat00012

상기 수학식 5를

Figure 112011071212290-pat00013
에 대해 정리하면 수학식 6과 같이 된다.Equation 5 above
Figure 112011071212290-pat00013
When summarized as in equation (6).

Figure 112011071212290-pat00014
Figure 112011071212290-pat00014

상기 수학식 6을 수학식 5에 대입하면 수학식 7과 같이 된다.Substituting Equation 6 into Equation 5 results in Equation 7.

Figure 112011071212290-pat00015
Figure 112011071212290-pat00015

상기 수학식 7의

Figure 112011071212290-pat00016
Figure 112011071212290-pat00017
로 대치시키면 수학식 8과 같다.Of Equation 7
Figure 112011071212290-pat00016
To
Figure 112011071212290-pat00017
If replaced with Equation (8).

Figure 112011071212290-pat00018
Figure 112011071212290-pat00018

따라서, Kron`s reduction을 적용한 최종 상 임피던스는 수학식 9와 같다.Therefore, the final phase impedance to which Kron's reduction is applied is shown in Equation (9).

Figure 112011071212290-pat00019
Figure 112011071212290-pat00019

상기 수학식 9를 p.u.단위로 환산하면 수학식 10과 같은 원시 임피던스 행렬이 되므로, 최종 원시 임피던스 행렬은 수학식 11과 같다.When the equation 9 is converted into p.u. units, it becomes a raw impedance matrix as shown in Equation 10, and thus the final raw impedance matrix is shown in Equation 11.

Figure 112011071212290-pat00020
Figure 112011071212290-pat00020

Figure 112011071212290-pat00021
Figure 112011071212290-pat00021

현재 조류해석에 사용되고 있는 파라미터는 상기 수학식 11을 사용하고 있다. 따라서, 에러가 포함된 파라미터를 사용하게 되므로 조류해석 시 해석 결과가 부정확할 가능성이 있다. 따라서 파라미터 추정은 파라미터의 정확도를 위해 필수적이다.
The current parameter used in the algae analysis is using the above equation (11). Therefore, the analysis results may be inaccurate when the algae analysis is used because the parameter contains an error. Thus parameter estimation is essential for the accuracy of the parameter.

따라서, 본 발명의 목적은 전력계통의 정확한 파라미터 값을 찾기 위한 상태추정 알고리즘을 통해 환경 및 선로의 구조에 따라 변화하는 파라미터를 역으로 계산하여 추정함으로써 전력 계통의 데이터를 해석하는데 있어서 데이터 무결성을 향상시킬 수 있는 전력계통에서의 최적화 기법을 적용한 파라미터 추정 방법을 제공하는 것이다.
Accordingly, an object of the present invention is to improve data integrity in interpreting data of a power system by inversely calculating and estimating a parameter that changes according to an environment and a line structure through a state estimation algorithm for finding an accurate parameter value of a power system. It is to provide a parameter estimation method applying the optimization technique in the power system that can be made.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력계통에서의 최적화 기법을 적용한 파라미터 추정 방법은, 송전 선로 상에서 측정된 전압과 전류의 측정 데이터를 읽어들여 어드미턴스 행렬을 구성하는 단계와, 상기 측정 데이터와 어드미턴스를 이용하여 목적 함수를 설정하고, 상기 목적 함수의 변수(z)를 가정하는 단계와, 상기 변수(z)에 대해 WLS(Weighted Least Squares) 상태 추정 중 이득행렬 G(z)=(

Figure 112011071212290-pat00022
)의 그래디언트(Gradient)를 구하는 단계와, 상기 이득행렬의 자코비안 행렬(H)을 헤시안 행렬로 계산하고, 변수의 수정량을 계산하는 단계와, 계통 운용 및 제어를 위해 계통 파라미터의 상태를 파악하는 파라미터 추정의 수렴 여부를 확인하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.The parameter estimation method applying the optimization technique in the power system according to the present invention for achieving the object of the present invention comprises the steps of reading the measurement data of the voltage and current measured on the transmission line to form an admittance matrix, Setting an objective function using measured data and admittance, assuming a variable z of the objective function, and gain matrix G (z) = during estimation of the weighted least squares (WLS) state for the variable z. (
Figure 112011071212290-pat00022
Calculating the gradient of the gradient, calculating the Jacobian matrix H of the gain matrix as the Hessian matrix, calculating the correction amount of the variable, and calculating the state of the system parameter for system operation and control. It is characterized in that it comprises a step of confirming whether or not the converged parameter estimation to grasp.

이때, 상기 파라미터 추정의 수렴 여부를 확인하는 단계는, 상기 파라미터 추정이 참값으로 수렴하지 않는 경우에 각 변수의 값을 수정하여 G(z) 계산, 헤시안 행렬 계산, 변수 수정량 계산을 재수행한 후에 파라미터 추정의 수렴 여부를 재확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In this case, the step of confirming whether or not the parameter estimation is converged may include performing a G (z) calculation, a Hessian matrix calculation, and a variable correction amount by modifying a value of each variable when the parameter estimation does not converge to a true value. And later reconfirming whether or not the parameter estimation has converged.

그리고, 상기 목적 함수는 각 상의 전압 및 전류, 선로의 자기 및 상호 어드미턴스, 션트 어드미턴스를 이용하여 정의하는 것을 특징으로 한다.The objective function may be defined using voltage and current of each phase, magnetic and mutual admittance of the line, and shunt admittance.

또한, 상기 목적함수의 최적화를 위해 라그랑지안 함수를 이용하여 제약 조건을 포함하는 형태로 변환한 후 최적 조건식을 구하고, 상기 최적 조건식에 뉴턴-랩슨 법(Newton-Raphson method)을 적용하여 상기 최적 조건식을

Figure 112011071212290-pat00023
으로 수정하는 것을 특징으로 한다.In addition, after the conversion to a form containing a constraint using a Lagrangian function for the optimization of the objective function to obtain the optimal condition equation, and applying the Newton-Raphson method to the optimum condition equation
Figure 112011071212290-pat00023
It is characterized by modifying.

한편, 상기 변수 수정량은 상기 수정된 최적 조건식으로 토대로

Figure 112011071212290-pat00024
으로 구하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the variable correction amount is based on the modified optimal conditional expression.
Figure 112011071212290-pat00024
It is characterized by obtaining.

그리고, 상기 변수의 값은

Figure 112011071212290-pat00025
으로부터 반복적으로 구하는 것을 특징으로 한다.The value of the variable is
Figure 112011071212290-pat00025
It is characterized in that it is repeatedly obtained from.

한편, 상기 계통 운용 및 제어를 위해 계통 파라미터의 상태를 파악하는 파라미터 추정의 수렴 여부를 확인하는 단계는, 상기 파라미터 추정에서 계산된 어드미턴스를 상수로 고정시키고, 전압의 위상각을 최적화 기법을 이용하여 위상차의 상태를 추정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the step of confirming whether or not the convergence of the parameter estimation for identifying the state of the system parameters for the system operation and control, fixing the admittance calculated in the parameter estimation to a constant, the phase angle of the voltage using an optimization technique Estimating the state of the phase difference.

여기서, 상기 파라미터 추정에서 계산된 어드미턴스를 상수로 고정시키고, 전압의 위상각을 최적화 기법을 이용하여 위상차의 상태를 추정하는 단계는, 양단 모선중 하나의 모선의 전압 위상각은 0으로 고정하여 계산함으로써 양단 위상의 위상차를 구하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, the step of fixing the admittance calculated in the parameter estimation to a constant, and estimating the state of the phase difference by using the optimization technique of the phase angle of the voltage, the voltage phase angle of one of the bus bars of both ends is calculated by fixing to 0 It is characterized by further comprising the step of obtaining the phase difference between the phases of both ends.

또한, 상기 파라미터 추정에서 계산된 어드미턴스를 상수로 고정시키고, 전압의 위상각을 최적화 기법을 이용하여 위상차의 상태를 추정하는 단계는, 등호제약조건을 이용한 파라미터 추정의 목적 함수를 설정하고, 상기 목적 함수의 변수(z)를 가정하는 단계와, 전체 계통 해석에 위상차 적용시 슬랙 모선의 위상을 0으로 지정하고, 이를 기준으로 하여 위상차를 누적해 나가며 슬랙 모선 기준 전체 계통의 위상각을 구하는 단계와, 상기 목적함수의 최적화를 위해 라그랑지안 함수를 이용하여 제약 조건을 포함하는 형태로 변환한 후 최적 조건식을 구하고, 상기 최적 조건식에 뉴턴-랩슨 법(Newton-Raphson method)을 적용하여 상기 최적 조건식을

Figure 112011071212290-pat00026
으로 수정하고, 각 행렬과 벡터를 계산하여 변수의 수정량(
Figure 112011071212290-pat00027
)을 계산하는 단계와, 상기 변수의 수정량을 보정한 보정식(
Figure 112011071212290-pat00028
)을 반복 계산하여 결과값을 추정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, fixing the admittance calculated in the parameter estimation to a constant, and estimating the state of the phase difference using the optimization technique of the phase angle of the voltage, setting the objective function of the parameter estimation using the equal constraint conditions, Assuming the function (z) of the function, and specifying the phase of the slack busbar as 0 when applying the phase difference to the overall system analysis, and calculating the phase angle of the entire system based on the slack busbar by accumulating the phase difference In order to optimize the objective function, a Lagrangian function is used to convert the form into a form including constraints, and then the optimum conditional equation is obtained.
Figure 112011071212290-pat00026
And calculate the amount of correction of the variable by calculating each matrix and vector
Figure 112011071212290-pat00027
) And a correction equation correcting the correction amount of the variable (
Figure 112011071212290-pat00028
It is characterized in that it consists of a step of repeatedly calculating the estimated value.

그리고, 상기 목적 함수를 최소화하는 파라미터 값이 현재 계통의 파라미터 값을 나타내는 것을 특징으로 한다.
The parameter value for minimizing the objective function is representative of a parameter value of the current system.

상기와 같은 전력계통에서의 최적화 기법을 적용한 파라미터 추정 방법에 따르면, 전력계통의 정확한 파라미터 값을 찾기 위한 파라미터 추정 알고리즘을 통해 환경 및 선로의 구조에 따라 변화하는 파라미터를 역으로 계산하여 추정함으로써 전력 계통의 데이터를 해석하는데 있어서 데이터 무결성을 향상시킬 수 있고, 이용 가능한 측정 데이터만으로 실시간 파라미터를 추정하고, 에러를 포함시킨 경우에도 파라미터 추정의 수렴도를 항시 보장할 수 있는 효과가 있다.
According to the parameter estimation method applying the optimization technique in the power system as described above, through the parameter estimation algorithm for finding the correct parameter value of the power system by calculating the estimated parameter that changes according to the environment and the structure of the line inversely The data integrity can be improved in interpreting the data, and the convergence of the parameter estimation is always guaranteed even when the real time parameter is estimated only with the available measurement data and an error is included.

도 1은 일반적인 중성점이 접지된 3상 회로를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 적용되는 3상 중거리 송전 등가회로의 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력계통에서의 최적화 기법을 적용한 파라미터 추정 방법의 순서도이다.
1 is a diagram illustrating a three-phase circuit with a general neutral point grounded;
2 is a diagram of a three-phase medium-distance power transmission equivalent circuit applied to an embodiment of the present invention;
3 is a flowchart illustrating a parameter estimation method applying an optimization technique in a power system according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한, 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
The present invention can be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, and the like, and are also implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). It also includes. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

전력계통 해석을 위해 사용되는 송전 및 배전 선로의 임피던스는 선로의 선종과 길이를 통해 계산 하지만, 활선 상태의 선로간 상호 인덕턴스가 정확하게 적용될 수 없다. 이는 선로간 상호 인덕턴스는 선로의 주변 환경에 따라 수시로 바뀌기 때문이다.The impedance of the transmission and distribution lines used for power system analysis is calculated from the line type and length of the line, but the mutual inductance between the live lines cannot be applied accurately. This is because the mutual inductance between tracks changes from time to time depending on the surrounding environment of the track.

또한 실측 기법 역시 해당 선로에 흐르는 전류를 제거하고 측정하는 것이므로 활선 상태의 선로간 상호 인턱턴스와 다르고 오차도 크므로, 본 발명의 전력계통에서의 최적화 기법을 적용한 파라미터 추정 방법에서는 활선상태에서 실시간으로 측정되는 전류와 전압을 이용하여 최적화 기법을 통해 선로의 파라미터를 추정하는 것이다.In addition, since the measurement technique also removes and measures the current flowing in the corresponding line, it is different from the mutual inductance between the lines in the live state and the error is large. Using the measured current and voltage, an optimization technique is used to estimate the line parameters.

또한, 전력계통의 안정적인 운영과 효율성 증대를 위해 스위치 션트(Switched Shunt), FACTS 등 무효전력 제어가 사용되고 있다. 이러한 무효전력 제어 장치를 운영하기 위해서는 전압, 전류 위상각, 계통 주파수 등 다양한 전력 계통의 정보가 필요하다. In addition, reactive power control such as switched shunt and FACTS is used for stable operation and increased efficiency of the power system. In order to operate the reactive power control device, information of various power systems such as voltage, current phase angle, and grid frequency is required.

상기 전력 계통의 정보 중에는 선로 임피던스 등과 같이 고정된 값으로 주어지는 파라미터와 전압, 전류의 절대값 등 측정을 통해 얻어지는 변수가 존재하며, 계산에 의해서 얻어지는 값이 존재한다. 교류 시스템에서 전압, 전류는 복소수이지만, 측정값은 절대값으로 스칼라 값만을 얻을 수 있다. 따라서 이를 복소수로써 계산하기 위한 값이 필요하며 이것이 위상차이다.Among the information of the power system, there are a parameter obtained by measuring a fixed value such as a line impedance, an absolute value of voltage, current, and the like, and a value obtained by calculation. In AC systems, voltage and current are complex numbers, but the measured values are absolute values and only scalar values can be obtained. Therefore, we need a value to calculate this as a complex number, which is the phase difference.

상기 위상차는 PMU 등을 통해 얻어지지만 이는 양단의 주파수를 측정하고 이를 시간 비교를 통해 위상차를 확인하는 것으로 양단의 측정기기의 시간이 정확히 같다는 전제하에서 이루어져야 한다. The phase difference is obtained through a PMU, etc., but this is performed under the premise that the times of the measuring devices at both ends are exactly the same by measuring the frequencies of both ends and confirming the phase difference through time comparison.

따라서, 본 발명의 전력계통에서의 최적화 기법을 적용한 파라미터 추정 방법에서는 상기 위상차를 파라미터 추정에서 계산된 값을 바탕으로 최적화 기법을 통해 위상차의 상태를 추정하게 된다.
Therefore, in the parameter estimation method using the optimization technique in the power system of the present invention, the state of the phase difference is estimated through the optimization technique based on the value calculated in the parameter estimation.

도 2 및 도 3을 참조하면, 먼저 송전 선로 상에서 측정된 각 상의 전압 크기와 각 상의 전류 크기를 이용하여 선로의 자기 및 상호 어드미턴스, 및 션트 어드미턴스를 구하고, 어드미턴스 행렬을 구성한다.Referring to FIGS. 2 and 3, first, magnetic and mutual admittances and shunt admittances of a line are obtained by using voltage magnitudes of each phase and current magnitudes of each phase measured on a transmission line, and an admittance matrix is configured.

도 2를 바탕으로 수식을 전개하면 수학식 12와 같고, 수학식 13 및 수학식 14와 같이 정의할 수 있으며, 이를 분해된 형태로 표현하면 수학식 15와 같이 된다. When the equation is developed based on FIG. 2, Equation 12 may be defined as Equation 12, and Equation 13 and Equation 14 may be defined.

Figure 112011071212290-pat00029
Figure 112011071212290-pat00029

Figure 112011071212290-pat00030
Figure 112011071212290-pat00030

Figure 112011071212290-pat00031
Figure 112011071212290-pat00031

Figure 112011071212290-pat00032
Figure 112011071212290-pat00032

상기한 수학식 13 내지 수학식 15에서 정의한 모델에서 N은 접지되어 있으므로

Figure 112011071212290-pat00033
이고, 이를 정리하면 수학식 16과 같이 표현할 수 있다.In the model defined in Equations 13 to 15, N is grounded.
Figure 112011071212290-pat00033
In summary, this can be expressed as Equation 16.

Figure 112011071212290-pat00034
Figure 112011071212290-pat00034

이를

Figure 112011071212290-pat00035
에 대해 정리하면 수학식 17과 같이 되고,이를 대입하면 수학식 18과 같이 정리된다.This
Figure 112011071212290-pat00035
If we sum up, we get as in equation (17).

Figure 112011071212290-pat00036
Figure 112011071212290-pat00036

Figure 112011071212290-pat00037
Figure 112011071212290-pat00037

상기 수학식 18에서

Figure 112011071212290-pat00038
Figure 112011071212290-pat00039
로 대치시키면 수학식 19와 같이 된다. In Equation 18
Figure 112011071212290-pat00038
To
Figure 112011071212290-pat00039
Replace with Eq. (19).

Figure 112011071212290-pat00040
Figure 112011071212290-pat00040

따라서, Kron`s reduction을 적용한 최종 상 임피던스는 수학식 20으로 표현할 수 있다.Therefore, the final phase impedance to which Kron's reduction is applied can be expressed by Equation 20.

Figure 112011071212290-pat00041
Figure 112011071212290-pat00041

상기한 수학식 20을 p.u.단위로 환산하면 수학식 21과 같이 되고, 이를 어드미턴스 행렬로 표현하면 수학식 22로 표현될 수 있다.When the above Equation 20 is converted into p.u. units, it is as shown in Equation 21, and when it is expressed as an admittance matrix, it can be expressed as Equation 22.

Figure 112011071212290-pat00042
Figure 112011071212290-pat00042

Figure 112011071212290-pat00043
Figure 112011071212290-pat00043

도 2에 도시된 바와 같이 3상 중거리 송전선로에서 측정되는 값, 즉 상수는 각 상의 전압 크기

Figure 112011071212290-pat00044
, 각 상의 전류 크기
Figure 112011071212290-pat00045
이고, 기존의 파라미터 rqkt은 선로의 자기 및 상호 어드미턴스
Figure 112011071212290-pat00046
, 션트(Shunt) 어드미턴스
Figure 112011071212290-pat00047
이다. 구해야할 변수는 각 상의 전압
Figure 112011071212290-pat00048
, 각 상의 전류
Figure 112011071212290-pat00049
, 선로의 자기 및 상호 어드미턴스
Figure 112011071212290-pat00050
, 션트 어드미턴스
Figure 112011071212290-pat00051
가 된다. As shown in Figure 2, the value measured in the three-phase medium-distance transmission line, that is, the constant is the voltage magnitude of each phase
Figure 112011071212290-pat00044
Current magnitude of each phase
Figure 112011071212290-pat00045
The existing parameter rqkt is the magnetic and mutual admittance of the line
Figure 112011071212290-pat00046
, Shunt admittance
Figure 112011071212290-pat00047
to be. The variable to get is the voltage of each phase
Figure 112011071212290-pat00048
Current of each phase
Figure 112011071212290-pat00049
, Magnetic and mutual admittance of the track
Figure 112011071212290-pat00050
, Shunt admittance
Figure 112011071212290-pat00051
.

그리고, 하기한 표 1의 파라미터 추정에서의 상수 및 변수에 나타나 있듯이, 값을 구해야 할 전압 값 중 그 값을 알고 있는 슬랙 모선의 위상각

Figure 112011071212290-pat00052
과 관련된 모선 방정식은 계산에서 제외된다. 여기서, 슬랙 모선의 위상각
Figure 112011071212290-pat00053
은 0으로 고정시킨다.And, as shown in the constants and variables in the parameter estimation of Table 1 below, the phase angle of the slack bus bar knowing the value of the voltage value to be obtained
Figure 112011071212290-pat00052
The busbar equation associated with is excluded from the calculation. Where the phase angle of the slack busbar
Figure 112011071212290-pat00053
Is fixed to zero.

따라서,

Figure 112011071212290-pat00054
Figure 112011071212290-pat00055
=0이므로
Figure 112011071212290-pat00056
으로써
Figure 112011071212290-pat00057
은 실수부로만 이루어진 형태가 된다. therefore,
Figure 112011071212290-pat00054
of
Figure 112011071212290-pat00055
= 0
Figure 112011071212290-pat00056
As
Figure 112011071212290-pat00057
Is a form of real numbers only.

Figure 112011071212290-pat00058
Figure 112011071212290-pat00058

도 2의 3상 중거리 송전선로에 대한 모선 방정식은 표 2와 같이 나타낼 수 있다.The busbar equation for the three-phase medium-distance transmission line of FIG. 2 may be expressed as shown in Table 2.

Figure 112011071212290-pat00059
Figure 112011071212290-pat00059

상기 표 2를 간소화하면 수학식 23과 같다.Simplification of Table 2 is given by Equation 23.

Figure 112011071212290-pat00060
Figure 112011071212290-pat00060

여기서, []=diagonal matrixWhere [] = diagonal matrix

Figure 112011071212290-pat00061
Figure 112011071212290-pat00061

Figure 112011071212290-pat00062
는 자기 및 상호 어드미턴스 벡터이고,
Figure 112011071212290-pat00063
는 션트 어드미턴스 벡터이다.
Figure 112011071212290-pat00062
Is the magnetic and mutual admittance vector,
Figure 112011071212290-pat00063
Is the shunt admittance vector.

모선의 각 상의 전압 크기와 각 상의 전류 크기, 선로의 자기 및 상호 어드미턴스, 및 션트 어드미턴스의 계산 값과 측정된 값의 편차에 대해 다음 수학식 24과 같이 수학적으로 모델링 할 수 있다.The voltage magnitude of each phase of the bus and the magnitude of the current of each phase, the magnetic and mutual admittances of the line, and the deviation between the calculated value and the measured value of the shunt admittance can be mathematically modeled as in Equation 24 below.

Figure 112011071212290-pat00064
Figure 112011071212290-pat00064

상기 수학식 13에 기초하여 등호제약조건을 이용한 파라미터 추정의 목적 함수를 수학식 14와 같이 정의하고, 변수 z를 가정하는데, 상기 목적 함수를 최소화하는 파라미터 값이 현재 계통의 파라미터 값을 나타낸다.Based on Equation 13, an objective function of parameter estimation using an equal sign constraint is defined as in Equation 14, and assumes a variable z. A parameter value for minimizing the objective function represents a parameter value of a current system.

이를 앞에서 정의한 모델에 적용하면 수학식 25와 같이 표현될 수 있다.If this is applied to the model defined above, it can be expressed as Equation 25.

Figure 112011071212290-pat00065
Figure 112011071212290-pat00065

여기서, j는

Figure 112011071212290-pat00066
,
Figure 112011071212290-pat00067
,
Figure 112011071212290-pat00068
의 세트수이다.Where j is
Figure 112011071212290-pat00066
,
Figure 112011071212290-pat00067
,
Figure 112011071212290-pat00068
The number of sets.

상기 수학식 14에서 측정되는 값은 전류 및 전압의 크기 이므로 이에 대한 목적함수의 표현은

Figure 112011071212290-pat00069
의 형태, 즉 전류 및 전압 크기의 자승 형태로 표현한다.Since the value measured in Equation 14 is the magnitude of current and voltage, the expression of the objective function is
Figure 112011071212290-pat00069
In the form of, that is, the square of the current and voltage magnitude.

상기 수학식 25의 최적화 문제는 라그랑지안 함수를 이용하여 다음 수학식 26와 같이 제약 조건을 포함하는 확장된 형태로 변환시킬 수 있다. The optimization problem of Equation 25 may be converted into an extended form including a constraint as shown in Equation 26 using a Lagrangian function.

Figure 112011071212290-pat00070
Figure 112011071212290-pat00070

상기 수학식 24과 수학식 26는 완전히 등가이며, 상기 수학식 26의 해는 수학식 24의 해가 된다.Equation 24 and Equation 26 are completely equivalent, and the solution of Equation 26 becomes the solution of Equation 24.

여기서, 수학식 26의 라그랑지안 함수는 수학식 27과 같이 변수,

Figure 112011071212290-pat00071
,
Figure 112011071212290-pat00072
,
Figure 112011071212290-pat00073
,
Figure 112011071212290-pat00074
에 대해서는 라그랑지안 함수를 최소화시키고, 라그랑지안 슬랙변수
Figure 112011071212290-pat00075
에 대해서는 라그랑지안 하무를 최대화시키는 것을 목적으로 한다. Here, the Lagrangian function of Equation 26 is a variable,
Figure 112011071212290-pat00071
,
Figure 112011071212290-pat00072
,
Figure 112011071212290-pat00073
,
Figure 112011071212290-pat00074
Minimize the Lagrangian function for
Figure 112011071212290-pat00075
For the purpose of maximizing Lagrangian Hamu.

Figure 112011071212290-pat00076
Figure 112011071212290-pat00076

따라서, 상기 수학식 27의 최대값 및 최소값은 함수의 극점에서 존재하므로 위의 목적에 맞는 변수의 값은 각 변수의 편미분 값이 0이 되어야 한다. 즉 최적조건식은 수학식 28과 같다. Therefore, since the maximum value and the minimum value of Equation 27 exist at the poles of the function, the partial differential value of each variable should be 0 for the value of the variable for the above purpose. That is, the optimum conditional expression is shown in Equation 28.

Figure 112011071212290-pat00077
Figure 112011071212290-pat00077

수학식 28을 만족하는 변수의 값이 주어진 최적화 문제의 해가 된다. 이러한 최적 조건식을 동시에 만족하는 해가 존재하는 것이 주어진 최적화 문제가 해를 갖기 위한 필요충분조건이 된다.The value of the variable satisfying equation (28) is the solution to the given optimization problem. The existence of a solution that satisfies this optimal condition equation simultaneously is a necessary and sufficient condition for a given optimization problem to have a solution.

이렇게 주어진 최적화 문제의 해를 구하기 위해서는 상기 수학식 28을 풀어야 한다. 그런데, 상기 수학식 28에서

Figure 112011071212290-pat00078
파트의 최적 조건식은 모선 방정식과 완전히 같은 형태를 가지는 비선형 방정식임을 알 수 있다.In order to solve the given optimization problem, Equation 28 must be solved. However, in Equation 28
Figure 112011071212290-pat00078
It can be seen that the optimal conditional expression of the part is a nonlinear equation that has exactly the same shape as the mother bus equation.

따라서, 상기 최적 조건식은 비선형 연립방정식이므로 컴퓨터로 함수 값을 찾을 때 주로 사용되는 뉴턴-랩슨 법(Newton-Raphson method)을 적용해야 한다.Therefore, since the optimal conditional equation is a nonlinear system of equations, the Newton-Raphson method, which is mainly used to find a function value by computer, should be applied.

뉴턴-랩슨 법을 적용하여 주어진 최적 조건식을 수정하면 수학식 29과 같이 표현할 수 있다.By applying the Newton-Rapson method to modify the given optimal condition equation can be expressed as

Figure 112011071212290-pat00079
Figure 112011071212290-pat00079

여기서,

Figure 112011071212290-pat00080
,
Figure 112011071212290-pat00081
,here,
Figure 112011071212290-pat00080
,
Figure 112011071212290-pat00081
,

Figure 112011071212290-pat00082
Figure 112011071212290-pat00082

자코비안 행렬(H)는 헤시안 행렬로 구성되므로 헤시안 행렬을 계산한다.The Jacobian matrix H is composed of Hessian matrices, so the Hessian matrix is calculated.

상기 수학식 29로부터 변수의 수정량은 수학식 30과 같이 구할 수 있고, 각 변수의 값은 수학식 31으로부터 반복적으로 구할 수 있다.The correction amount of the variable may be obtained from Equation 29 as shown in Equation 30, and the value of each variable may be repeatedly obtained from Equation 31.

Figure 112011071212290-pat00083
Figure 112011071212290-pat00083

Figure 112011071212290-pat00084
Figure 112011071212290-pat00084

전력 계통의 상태를 파악하는 일은 경제적인 계통 운영에 필수적 요소이므로 파라미터 추정의 역할은 매우 중요하다. 또한, 전력 계통이 대형화 및 복잡화됨으로 인해 전력계통 운용을 위한 계통 제어의 중요성이 상당히 높아졌으며, 계통의 현재 운용 상태를 정확하게 추정하는 데에는 측정 데이터와 파라미터 데이터의 정확도가 그 관건이 된다. Knowing the status of the power system is essential to economical grid operation, so the role of parameter estimation is very important. In addition, the size and complexity of the power system has greatly increased the importance of grid control for power system operation, and the accuracy of measurement data and parameter data is a key factor in accurately estimating the current operating status of the system.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 최적 기법을 적용한 파라미터 추정 방법은3상 송전선로의 각 상의 전압, 전류, 선로 자기 어드미턴스, 상호 어드미턴스, 션트 어드미턴스를 이용하여 목적함수를 정의하고, 자코비안 행렬의 모든 원소에 대한 방정식도 이 측정함수들을 이용하여 새롭게 유도함으로써 이용 가능한 측정 데이터만으로 실시간 파라미터를 추정하고, 에러를 포함시킨 경우에도 최적화 기법을 적용한 파라미터 추정은 참값으로 수렴한다.Therefore, the parameter estimation method applying the optimal technique according to the embodiment of the present invention defines the objective function using the voltage, current, line magnetic admittance, mutual admittance, and shunt admittance of each phase of a three-phase transmission line, The equations for all elements are newly derived using these measurement functions to estimate the real-time parameters using only the available measurement data, and the parameter estimation using the optimization technique converges to the true value even when errors are included.

그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 최적 기법을 적용한 파라미터 추정 방법은 계통운용 및 제어를 위해 계통 파라미터의 상태를 파악하는 파라미터 추정의 수렴도를 항시 보장할 수 있다.
Therefore, the parameter estimation method applying the optimal technique according to the embodiment of the present invention can always ensure the convergence degree of the parameter estimation for grasping the state of the system parameter for system operation and control.

한편, 상기 파라미터 추정에서 계산된 어드미턴스를 상수로 고정시키고, 전압의 위상각을 최적화 기법을 이용하여 계산하면 위상을 구할 수 있다. 그런데, 위상은 위상차로서 의미가 존재하는 것으로 양단 모선중 하나의 모선의 전압 위상각은 0으로 고정하여 계산하여 양단 위상의 위상차를 구하게 된다. Meanwhile, the phase can be obtained by fixing the admittance calculated in the parameter estimation to a constant and calculating the phase angle of the voltage using an optimization technique. However, the phase has a meaning as a phase difference, and the voltage phase angle of one of the bus bars at both ends is fixed to 0 to calculate the phase difference between the phases at both ends.

Figure 112011071212290-pat00085
Figure 112011071212290-pat00085

등호제약조건을 이용한 파라미터 추정의 목적 함수를 정의하고, 변수 z를 가정하는데, 목적 함수를 최소화하는 파라미터 값이 현재 계통의 파라미터 값을 나타낸다.We define the objective function of parameter estimation using equal constraints and assume the variable z. The parameter value that minimizes the objective function represents the parameter value of the current system.

이를 앞에서 정의한 모델에 적용하면 수학식 33과 같고, 이를 라그랑지안 함수를 이용하면 수학식 34와 같이 표현될 수 있다. If this is applied to the model defined above, it can be expressed as Equation 33, and it can be expressed as Equation 34 using Lagrangian function.

Figure 112011071212290-pat00086
Figure 112011071212290-pat00086

Figure 112011071212290-pat00087
Figure 112011071212290-pat00087

이렇게 구한 위상차는 전체 계통 해석에 적용시 수학식 35와 같이 슬랙 모선의 위상을 0으로 지정하고 이를 기준으로 하여 위상차를 누적해 나가며 슬랙 모선 기준 전체 계통의 위상각을 구할 수 있게 된다. When the phase difference thus obtained is applied to the entire system analysis, as shown in Equation 35, the phase of the slack bus bar is set to 0, and the phase difference is accumulated based on this, and the phase angle of the entire system based on the slack bus bar can be obtained.

Figure 112011071212290-pat00088
Figure 112011071212290-pat00088

Figure 112011071212290-pat00089
Figure 112011071212290-pat00089

따라서, 만족하는 변수의 값이 주어진 최적화 문제의 해가 된다. 이러한 최적 조건식을 동시에 만족하는 해가 존재하는 것이 주어진 최적화 문제가 해를 갖기 위한 필요충분조건이 된다. Thus, the value of the satisfying variable is the solution to a given optimization problem. The existence of a solution that satisfies this optimal condition equation simultaneously is a necessary and sufficient condition for a given optimization problem to have a solution.

이렇게 주어진 최적화 문제의 해를 구하기 위해서는 위 방정식을 풀어야 한다. 그런데,

Figure 112011071212290-pat00090
파트의 최적 조건식은 모선 방정식과 완전히 같은 형태를 가지는 비선형 방정식임을 알 수 있다.To solve this optimization problem, we need to solve the above equation. By the way,
Figure 112011071212290-pat00090
It can be seen that the optimal conditional expression of the part is a nonlinear equation that has exactly the same shape as the mother bus equation.

따라서, 상기 최적 조건식은 비선형 연립방정식이므로 컴퓨터로 함수값을 찾을 때 주로 사용되는 뉴턴-랩슨 법(Newton-Raphson method)을 적용해야 한다.Therefore, since the optimal conditional equation is a nonlinear simultaneous equation, the Newton-Raphson method, which is mainly used to find a function value by computer, should be applied.

뉴턴-랩슨 법을 적용하면 다음 수학식 36으로 표현할 수 있다. Applying the Newton-Rapson method can be expressed by the following equation (36).

Figure 112011071212290-pat00091
Figure 112011071212290-pat00091

상기 수학식 36에서 각 벡터와 행렬은 다음 수학식 37과 같다.In Equation 36, each vector and matrix are represented by Equation 37 below.

Figure 112011071212290-pat00092
Figure 112011071212290-pat00092

상기 수학식 37의 행렬과 벡터를 계산하여 수정값을 계산하면 수학식 38과 같고, 이를 보정하면 수학식 39와 같이 되므로 반복 계산하여 결과값을 추정한다.When the correction value is calculated by calculating the matrix and the vector of Equation 37, Equation 38 is obtained.

Figure 112011071212290-pat00093
Figure 112011071212290-pat00093

Figure 112011071212290-pat00094
Figure 112011071212290-pat00094

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be possible.

Claims (10)

송전 선로 상에서 측정된 전압과 전류의 측정 데이터를 읽어들여 어드미턴스 행렬을 구성하는 단계와,
상기 측정 데이터와 어드미턴스를 이용하여 목적 함수를 설정하고, 상기 목적 함수의 변수(z)를 가정하는 단계와,
상기 변수(z)에 대해 WLS(Weighted Least Squares) 상태 추정 중 이득행렬 G(z)=(
Figure 112011071212290-pat00095
)의 그래디언트(Gradient)를 구하는 단계와,
상기 이득행렬의 자코비안 행렬(H)을 헤시안 행렬로 계산하고, 변수의 수정량을 계산하는 단계와,
계통 운용 및 제어를 위해 계통 파라미터의 상태를 파악하는 파라미터 추정의 수렴 여부를 확인하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 최적화 기법을 적용한 파라미터 추정 방법.
Constructing an admittance matrix by reading measured data of voltage and current measured on a transmission line,
Setting an objective function using the measured data and admittance, and assuming a variable z of the objective function;
Gain matrix G (z) = (of estimated weighted least squares (WLS) states for the variable z.
Figure 112011071212290-pat00095
To get the gradient of),
Calculating the Jacobian matrix H of the gain matrix as a Hessian matrix, calculating a correction amount of a variable,
A parameter estimation method using an optimization technique in a power system, characterized in that the step of verifying the convergence of parameter estimation for identifying the state of the system parameters for grid operation and control.
제1항에 있어서,
상기 파라미터 추정의 수렴 여부를 확인하는 단계는,
상기 파라미터 추정이 참값으로 수렴하지 않는 경우에 각 변수의 값을 수정하여 G(z) 계산, 헤시안 행렬 계산, 변수 수정량 계산을 재수행한 후에 파라미터 추정의 수렴 여부를 재확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 최적화 기법을 적용한 파라미터 추정 방법.
The method of claim 1,
Determining whether the parameter estimates converge,
Modifying the value of each variable if the parameter estimate does not converge to a true value, and reconfirming whether the parameter estimate has converged after re-performing the G (z) calculation, the Hessian matrix calculation, and the variable correction amount calculation. A parameter estimation method using an optimization technique in a power system.
제1항에 있어서,
상기 목적 함수는 각 상의 전압 및 전류, 선로의 자기 및 상호 어드미턴스, 션트 어드미턴스를 이용하여 정의하는 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 최적화 기법을 적용한 파라미터 추정 방법.
The method of claim 1,
The objective function is a parameter estimation method using an optimization technique in a power system, characterized in that the voltage and current of each phase, the magnetic and mutual admittance of the line, the shunt admittance.
제3항에 있어서,
상기 목적함수의 최적화를 위해 라그랑지안 함수를 이용하여 제약 조건을 포함하는 형태로 변환한 후 최적 조건식을 구하고, 상기 최적 조건식에 뉴턴-랩슨 법(Newton-Raphson method)을 적용하여 상기 최적 조건식을
Figure 112011071212290-pat00096
으로 수정하는 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 최적화 기법을 적용한 파라미터 추정 방법.
The method of claim 3,
For the optimization of the objective function, the Lagrangian function is converted into a form including constraints, and then the optimum conditional equation is obtained.
Figure 112011071212290-pat00096
Parameter estimation method applying an optimization technique in the power system, characterized in that for modifying.
제4항에 있어서,
상기 변수 수정량은 상기 수정된 최적 조건식으로 토대로
Figure 112011071212290-pat00097
으로 구하는 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 최적화 기법을 적용한 파라미터 추정 방법.
5. The method of claim 4,
The variable correction amount is based on the modified optimal condition equation.
Figure 112011071212290-pat00097
Parameter estimation method using an optimization technique in the power system, characterized in that obtained by.
제5항에 있어서,
상기 변수의 값은
Figure 112011071212290-pat00098
으로부터 반복적으로 구하는 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 최적화 기법을 적용한 파라미터 추정 방법.
The method of claim 5,
The value of this variable
Figure 112011071212290-pat00098
Parameter estimation method using an optimization technique in the power system, characterized in that it is repeatedly obtained from.
제1항에 있어서,
상기 계통 운용 및 제어를 위해 계통 파라미터의 상태를 파악하는 파라미터 추정의 수렴 여부를 확인하는 단계는,
상기 파라미터 추정에서 계산된 어드미턴스를 상수로 고정시키고, 전압의 위상각을 최적화 기법을 이용하여 위상차의 상태를 추정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 최적화 기법을 적용한 파라미터 추정 방법.
The method of claim 1,
Determining whether or not convergence of the parameter estimation for identifying the state of the system parameters for the system operation and control,
And fixing the admittance calculated in the parameter estimation to a constant, and estimating the state of the phase difference by using an optimization technique of the phase angle of the voltage.
제7항에 있어서,
상기 파라미터 추정에서 계산된 어드미턴스를 상수로 고정시키고, 전압의 위상각을 최적화 기법을 이용하여 위상차의 상태를 추정하는 단계는, 양단 모선중 하나의 모선의 전압 위상각은 0으로 고정하여 계산함으로써 양단 위상의 위상차를 구하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 최적화 기법을 적용한 파라미터 추정 방법.
The method of claim 7, wherein
The step of fixing the admittance calculated in the parameter estimation to a constant, and estimating the state of the phase difference by using the optimization technique of the phase angle of the voltage, by calculating the voltage phase angle of one of the bus bars of both ends by calculating fixed to 0 A method for estimating a parameter applying an optimization technique in a power system, characterized by further comprising the step of obtaining a phase difference of a phase.
제7항에 있어서,
상기 파라미터 추정에서 계산된 어드미턴스를 상수로 고정시키고, 전압의 위상각을 최적화 기법을 이용하여 위상차의 상태를 추정하는 단계는,
등호제약조건을 이용한 파라미터 추정의 목적 함수를 설정하고, 상기 목적 함수의 변수(z)를 가정하는 단계와,
전체 계통 해석에 위상차 적용시 슬랙 모선의 위상을 0으로 지정하고, 이를 기준으로 하여 위상차를 누적해 나가며 슬랙 모선 기준 전체 계통의 위상각을 구하는 단계와,
상기 목적함수의 최적화를 위해 라그랑지안 함수를 이용하여 제약 조건을 포함하는 형태로 변환한 후 최적 조건식을 구하고, 상기 최적 조건식에 뉴턴-랩슨 법(Newton-Raphson method)을 적용하여 상기 최적 조건식을
Figure 112011071212290-pat00099
으로 수정하고, 각 행렬과 벡터를 계산하여 변수의 수정량(
Figure 112011071212290-pat00100
)을 계산하는 단계와,
상기 변수의 수정량을 보정한 보정식(
Figure 112011071212290-pat00101
)을 반복 계산하여 결과값을 추정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 최적화 기법을 적용한 파라미터 추정 방법.
The method of claim 7, wherein
Fixing the admittance calculated in the parameter estimation to a constant, and estimating the state of the phase difference by using an optimization technique of the phase angle of the voltage,
Setting an objective function of parameter estimation using equal constraints, and assuming a variable z of the objective function;
When the phase difference is applied to the entire system analysis, the phase of the slack bus bar is set to 0, and the phase difference is accumulated based on this, and the phase angle of the entire system based on the slack bus bar is calculated.
For the optimization of the objective function, the Lagrangian function is converted into a form including constraints, and then an optimum conditional equation is obtained.
Figure 112011071212290-pat00099
And calculate the amount of correction of the variable by calculating each matrix and vector
Figure 112011071212290-pat00100
),
A correction formula for correcting the correction amount of the variable (
Figure 112011071212290-pat00101
And estimating the resultant value by iterative calculation.
제9항에 있어서,
상기 목적 함수를 최소화하는 파라미터 값이 현재 계통의 파라미터 값을 나타내는 것을 특징으로 하는 전력계통에서의 최적화 기법을 적용한 파라미터 추정 방법.
10. The method of claim 9,
And a parameter value for minimizing the objective function represents a parameter value of a current system.
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