一种利用故障录波数据辨识线路全参数的方法技术

本发明专利技术涉及电力系统线路参数辨识技术领域，特别涉及一种利用故障录波数据辨识线路全参数的方法。针对现有技术中无法辨识线路全参数和辨识误差较大的问题，本发明专利技术提供了一种利用故障录波数据辨识线路全参数的方法。通过数字信号处理、全参数矩阵辨识和参数校验三大步骤实现线路全参数辨识。其中，数字信号处理步骤的重点为低通滤波器和重采样，以得到既满足采样频率的下限，又满足采样频率的上限要求的信号。全参数矩阵辨识的重点是列写并求解全参数微分方程。最后利用故障录波电压和辨识出的线路全参数重建故障电流，比较重建故障电流与故障录波电流的一致性，以检验线路全参数辨识的准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统线路参数辨识
，特别涉及一种利用故障录波数据辨 识线路全参数的方法。
技术介绍
电力元件的参数是计算电网潮流、短路和稳定等模型的基础，其精度决定着电网 计算的精度，甚至关乎电网运行状态判断的正误。对于线路参数的辨识，国际电工委员会 (InternationalElectrotechnicalCommission，简称IEC)和国内科研机构一直没有统一 标准。电气和电子工程师协会（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers， 简称IEEE)于1990年给出了电晕的标准。欧美国家普遍采用的是考虑了避雷线、趋肤效应 和不良导体的大地影响后的理论参数。近年来，由于发现理论参数的误差较大，美国学者提 出修正参数理论，加拿大学者提出实测互感理论，韩国学者提出实测线路参数理论。国内学 界普遍认为理论参数误差较大，通常采用实测法进行线路参数的辨识。2008年前，国内普遍 采用工频实测方法；2008年后，普遍采用异频实测方法，但仍然受工频干扰。另外，实施实 测法时往往需要相邻的多条线路陪停，并且陪停仍不能保证采用实测法获得的线路参 数的精度。 无论理论计算还是实测线路参数，目前均只有得到正负零序参数。由于输电线路 尤其是短线路换位不充分，甚至不换位，造成三相阻抗矩阵不一致，正负零序阻抗矩阵Z12tl 不能对角化。正负零序变换后的正负零序电阻矩阵R12〇、正负零序电感矩阵L12tl和正负零序 电容矩阵C12tl都不再是对角阵。同理，正负零序阻抗矩阵Z12tl也不是对角阵。只取正负零序 参数造成后续计算误差非常大，因此，正负零序阻抗矩阵Z12tl中非对角线元素不能忽略，需 要辨识全参数矩阵。 利用遥测数据对线路参数进行辨识是其中一种比较好的方法，主要有中国专利 《基于稳态遥测技术的电力线路参数辨识装置》(专利号201320386717. 5)和中国专利《数据 采样方法与系统及其在参数辨识中的应用方法与系统》（申请号2012104085354)。由于要 辨识全参数，以上方法均要求方程的数量>辨识参数的数量，但由于遥测数据信息量较少， 造成其方程的数量远远少于待辨识参数的数量，因此通过遥测数据只能够辨识出正、负、零 序参数，不能满足辨识线路全参数的要求。 由于故障线路短路电流较大，测量误差的影响相对较小，甚至可以忽略不计，并且 故障线路短路电流的信息量较大，如果能够实现从故障录波数据中提取线路全参数，其精 度将远远高于遥测数据的辨识精度。对于故障录波数的研究，国内主要采用估计参数的方 法提取线路参数。由于短路电流对接地电阻灵敏，而接地电阻估计不准，造成保护参数的误 差也较大，通常误差达10%?20%。代入求得的参数后，重建的电流与实际故障录波电流 不一致，尤其是故障定位误差较大。
技术实现思路
针对现有技术中无法辨识线路全参数和辨识误差较大的问题，本专利技术提供了一种 利用故障录波数据辨识线路全参数的方法。 本专利技术的技术方案为： ，其特征在于包括以下步骤： (a)LFRS(Lowpassfilterandresampingprocessofsampling低通数字滤波器和 重抽样处理采样数据，简称LFRS)数字信号处理 (al)数据预处理 截取故障时刻录波数据，故障时刻录波数据包括故障时刻前一个的周波数据、故障时 刻的周波数据和故障时刻后一个的周波数据。 (a2)低通滤波 对大于采样频率上限的故障时刻录波数据进行低通滤波。 (a3)重抽样 对小于采样频率下限的故障时刻录波数据进行重抽样处理。 (a4)对齐时标 根据故障时刻对齐线路两侧的故障时刻录波数据的时标。 (b)全参数矩阵辨识 (bl)根据故障线路及其等效电路，按照KCL(基尔霍夫电流定律）和KVL(基尔霍夫电 压定律）建立线路的全参数微分方程。 (b2)消去全参数微分方程中的中间变量并将其改写成含有参数矩阵的状态方程， 其中，参数矩阵包括状态变量向量、控制向量、输出向量和状态矩阵。 (b3)将状态方程离散化并求得离散化状态方程中离散化参数矩阵的估值。 (b4)根据离散化参数矩阵的估值、参数矩阵和全参数微分方程中参数的关系，求 得全参数微分方程中全参数阻抗矩阵和全参数电纳矩阵。 (c)参数检验 根据故障时刻录波数据中的故障录波电压、全参数阻抗矩阵、全参数电纳矩阵和过渡 电阻重建故障电流，检验重建故障电流与故障时刻录波数据中的故障录波电流的一致性， 以检验全参数阻抗矩阵和全参数电纳矩阵的准确性。 本专利技术的有益效果：1.执行本专利技术技术方案步骤（ar(C)能够辨识线路全参数， 得到全参数阻抗矩阵和全参数电纳矩阵。2.执行本专利技术技术方案步骤（a)~ (c)获得的线 路全参数的误差<5%。3.本专利技术技术方案步骤（a)数字信号处理能够获得既满足采样频 率下限，又满足采样频率上限的故障时刻录波数据，保证后续计算的准确性。4.本专利技术技术 方案步骤（b)全参数矩阵辨识中推导出线路的全参数微分方程，方程的数量>辨识参数的 数量，满足线路全参数辨识的条件，并且辨识不受衰减分量的影响，避免了傅立叶分解对工 频造成的10%的误差，实现了精确辨识全参数阻抗矩阵、全参数电纳矩阵和过渡电阻。5.本 专利技术技术方案步骤（c)参数检验中将重建故障电流与故障录波电流进行对比以验证线路全 参数辨识的准确性，有利于监控辨识线路全参数的过程并及时发现异常。 本专利技术设计简洁，易于实施，与各类供电线路均具有良好的适配性，具有广阔的应 用和推广前景。 【附图说明】 图1为本专利技术的流程图。 图2为故障线路模型。 图3为故障线路的等效电路。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术作进一步说明。 参照图1，本实施例的线路全参数辨识过程包括： (a)LFRS数字信号处理 (al)数据预处理 截取故障时刻录波数据，故障时刻录波数据包括故障时刻前一个的周波数据、故障时 刻的周波数据和故障时刻后一个的周波数据。 (a2)低通滤波 对大于采样频率上限的故障时刻录波数据进行低通滤波。 (a3)重抽样 对小于采样频率下限的故障时刻录波数据进行重抽样处理。经步骤（a2)~ (a3)处理 后的故障时刻录波数据既满足采样频率的下限，又满足采样频率的上限要求。 (a4)对齐时标 由于线路两侧的故障录波不同时，根据故障时刻对齐线路两侧的故障时刻录波数据的 时标。 (b)全参数矩阵辨识 (bl)根据图2所示故障线路模型和图3所示故障线路的等效电路，按照KCL(基尔霍 夫电流定律）和KVL(基尔霍夫电压定律）建立线路的全参数微分方程，见公式1。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用故障录波数据辨识线路全参数的方法，其特征在于包括以下步骤：LFRS数字信号处理（a1）数据预处理截取故障时刻录波数据，所述故障时刻录波数据包括故障时刻前一个的周波数据、故障时刻的周波数据和故障时刻后一个的周波数据；（a2）低通滤波对大于采样频率上限的所述故障时刻录波数据进行低通滤波；（a3）重抽样对小于采样频率下限的所述故障时刻录波数据进行重抽样处理；（a4）对齐时标根据故障时刻对齐线路两侧的所述故障时刻录波数据的时标；（b）全参数矩阵辨识（b1）根据故障线路及其等效电路，按照KCL和KVL建立线路的全参数微分方程；（b2）消去所述全参数微分方程中的中间变量并将其改写成含有参数矩阵的状态方程，所述参数矩阵包括状态变量向量、控制向量、输出向量和状态矩阵；（b3）将所述状态方程离散化并求得离散化状态方程中离散化参数矩阵的估值；（b4）根据所述离散化参数矩阵的估值、参数矩阵和全参数微分方程中参数的关系，求得全参数微分方程中全参数阻抗矩阵和全参数电纳矩阵；（c）参数检验根据所述故障时刻录波数据中的故障录波电压、全参数阻抗矩阵、全参数电纳矩阵和过渡电阻重建故障电流，检验所述重建故障电流与所述故障时刻录波数据中的故障录波电流的一致性，以检验所述全参数阻抗矩阵和全参数电纳矩阵的准确性。...

【技术特征摘要】
1. 一种利用故障录波数据辨识线路全参数的方法，其特征在于包括以下步骤： LFRS数字信号处理 (al)数据预处理 截取故障时刻录波数据，所述故障时刻录波数据包括故障时刻前一个的周波数据、故 障时刻的周波数据和故障时刻后一个的周波数据； (a2)低通滤波 对大于采样频率上限的所述故障时刻录波数据进行低通滤波； (a3)重抽样 对小于采样频率下限的所述故障时刻录波数据进行重抽样处理； (a4)对齐时标 根据故障时刻对齐线路两侧的所述故障时刻录波数据的时标； (b) 全参数矩阵辨识 (bl)根据故障线路及其等效电路，按照KCL和KVL建立线路的全参数微分方程； (...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵自刚，赵春雷，贾京华，曹树江，陈建波，康磊，孟兴来，孙国旺，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网河北省电力公司，三川电力设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11