基于量测数据的线路参数辨识与波动特征提取方法技术

本发明专利技术公开了基于量测数据的线路参数辨识与波动特征提取方法，其特征是，包括：测量工频基波电压和电流的幅值与相角；建立线路数学模型，基于该数学模型，利用上述测量数据实现对线路的参数辨识；根据参数辨识结果，通过曲线拟合，得出线路参数随线路运行状态波动的数学表达式，提取参数辨识结果波动特征，得出线路参数与电压电流的相关性。本发明专利技术极大提高离线计算参数的精度，提升电网管控水平。

【技术实现步骤摘要】
基于量测数据的线路参数辨识与波动特征提取方法
本专利技术涉及电力
，特别是涉及基于量测数据的线路参数辨识与波动特征提取方法。
技术介绍
目前，线路的设备参数一般由生产商提供，或在设备投产时按照一定的规则进行测量。这些参数都是在典型工况下获得的(称为典型参数)，电网运行控制部门使用这些参数进行电网分析以及相关控制操作。典型参数保存在电网数据库中，一般保持不变。但是，随着运行工况、自然环境、以及设备状态变化等的影响，元件参数会发生改变，而且这种变化难以事先准确计算。譬如，对于线路，随着外界气温改变以及线路负载变化，线路温度、弧垂都会发生改变。温度的变化使得线路的电阻率发生改变，弧垂变化使得线路等效长度发生改变，导致线路的实际运行参数不同于投产时测量的典型参数。设备元件参数的改变会影响电网分析的精度，进而影响电网调度和控制的准确性。尤其对于电网规划和方式调整等离线计算场景，如何从参数波动规律中合理选取元件参数对于计算结果影响较大。因此，分析线路元件运行参数的波动规律，对提高电网分析和运行水平具有重要意义。综上所述，现有技术中对于线路典型参数无法进行准确的进行电网分析及运行的问题，尚缺乏有效的解决方案。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了基于量测数据的线路参数辨识与波动特征提取方法，该方法能够极大提高离线计算参数的精度，提升电网管控水平。基于量测数据的线路参数辨识与波动特征提取方法，包括：测量工频基波电压和电流的幅值与相角；建立线路数学模型，基于该数学模型，利用上述测量数据实现对线路的参数辨识；根据参数辨识结果，通过曲线拟合，得出线路参数随线路运行状态波动的数学表达式，提取参数辨识结果波动特征，得出线路参数与电压电流的相关性。进一步的，上述测量工频基波电压和电流的幅值与相角时，利用PMU装置进行直接测量。进一步的，建立线路数学模型时，采用线路的π型等值电路，对长度小于300km的架空线路以及长度不超过100km的电缆线路，不考虑其分布参数特性，并忽略对地电导。进一步的，根据线路数学模型，基于各量测量与线路参数应满足基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律，采用单点辨识方法辨识出线路相电阻、线路相电抗及线路总对地电纳。进一步的，在提取参数辨识结果波动特征时，采用线性拟合的方式分析线路参数与电压、电流的关联关系。进一步的，线性拟合的函数公式为：y＝a+kx其中，参数y为线路参数，x为线路的量测量，a和k是待确定的未知常量。进一步的，在确定未知常量时，设逼近曲线为一条直线，对近似直线和实际点之间误差的平方和分别对待确定的未知常量求偏导，使近似直线和实际点之间误差的平方和最小，即可获得最优拟合直线的逼近函数。进一步的，上述根据辨识结果得到的拟合曲线用来校正对应不同运行方式下的线路参数值。进一步的，测量工频基波电压和电流的幅值与相角时，采集电力系统正常运行状态下的PMU量测，每隔设定时间采集一次数据。进一步的，根据提取的参数辨识结果波动特征来修正线路的计算参数。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术利用实测PMU量测数据，从理论分析入手，推导了基于PMU数据辨识线路参数的模型及求解算法。并研究了实际电力系统中，线路参数与电压电流的相关性，分析了相关性的数学表达式，提取了线路参数波动特征。在工程应用中，可根据参数波动特征修正规划或方式应用的计算参数，极大提高离线计算参数的精度，提升电网管控水平。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为本专利技术的所依据的线路模型；图2(a)-图2(d)为本专利技术的实施例子中电力系统正常运行状态下的PMU量测的相电压、相电流、有功功率及无功功率数据曲线；图3串联电阻辨识结果；图4串联电抗辨识结果；图5对地电纳辨识结果；图6(a)-图6(d)光寿I线路两侧电压和电流数据图；图7(a)-图7(d)光寿I线的线路参数辨识结果；图8(a)-图8(d)光寿I线的辨识结果与电流I关系；图9(a)-图9(d)光寿I线的辨识结果与电压U关系。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中存在现有的线路参数对电网运行分析结果影响不精确的问题，为了解决如上的技术问题，本申请提出了基于量测数据的线路参数辨识与波动特征提取方法。本申请的一种典型的实施方式中，提供了基于量测数据的线路参数辨识与波动特征提取方法，本申请利用PMU装置，直接测量工频基波电压和电流的幅值与相角，通过建立线路数学模型进行参数辨识。积累一定的运行时间和参数辨识结果，通过曲线拟合，给出了参数随运行状态波动的数学表达式。并以方式计算为例，说明基于所提波动特征数学表达在方式调整与电网规划等离线计算过程中合理选择参数的方法。为了更好的说明本申请的具体实施例子，首先介绍本申请基于PMU量测辨识的理论基础的线路模型。对于本领域的技术人员而言，在电力系统稳态分析中，电力线路的数学模型是以电阻、电抗、电纳、电导表示的它们的等值电路。本申请采用线路的π型等值电路为基础，对长度小于300km的架空线路以及长度不超过100km的电缆线路，可以不考虑其分布参数特性，而采用参数简单的π型线路来表示，忽略对地电导，进行线路参数的各项分析，其模型如图1所示。关于图中的参数解释如下：分别表示I、II侧电流向量，并规定其正方向为母线流向线路(与实际测量所用方向一致)，I1，I2分别表示I、II侧电流有效值；表示线路模型中从I侧经串联阻抗流向II侧的电流向量；分别表示I、II侧相电压向量，U1，U2别表示I、II侧电压有效值；P1，P2：分别表示I、II侧相有功功率，并规定其正方向为母线流向线路(与实际测量所用方向一致)；Q1，Q2：分别表示I、II侧相无功功率，并规定其正方向为母线流向线路(与实际测量所用方向一致)；Y1＝Y2＝jB/2：分别表示线路I、II侧相对地导纳，B表示线路总对地电纳；Z＝R+jX：Z表示线路相阻抗，R表示线路相电阻，X表示线路相电抗。R＝rl；(1)X＝xl；(2)B＝bl；(3)其中，R、X、B表示为线路每相的总电阻、总电抗、总电纳。l为线路的长度。根据上述公式可求线路的单位长度集中参数r、x、b，获得该参数的目的便于后续进行参数的查询及应用。理论上，各量测量与线路参数应满足基尔霍夫电压定律(KVL)和基尔霍夫电流定律(KCL)：其中，分别表示I、II侧电流向量的共轭。以上面所述的模型为基础，采用单点辨识方法，根据KCL方程根据上式解得，其中分别表示I、II侧电流向量，并规定其正方向为母线流向线路(与实际测量所用方向一致)，分别表示I、II侧相电压向量，Z＝R+jX，Z表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于量测数据的线路参数辨识与波动特征提取方法，其特征是，包括：测量工频基波电压和电流的幅值与相角；建立线路数学模型，基于该数学模型，利用上述测量数据实现对线路的参数辨识；根据参数辨识结果，通过曲线拟合，得出线路参数随线路运行状态波动的数学表达式，提取参数辨识结果波动特征，得出线路参数与电压电流的相关性。

【技术特征摘要】
1.基于量测数据的线路参数辨识与波动特征提取方法，其特征是，包括：测量工频基波电压和电流的幅值与相角；建立线路数学模型，基于该数学模型，利用上述测量数据实现对线路的参数辨识；根据参数辨识结果，通过曲线拟合，得出线路参数随线路运行状态波动的数学表达式，提取参数辨识结果波动特征，得出线路参数与电压电流的相关性。2.如权利要求1所述的基于量测数据的线路参数辨识与波动特征提取方法，其特征是，上述测量工频基波电压和电流的幅值与相角时，利用PMU装置进行直接测量。3.如权利要求1所述的基于量测数据的线路参数辨识与波动特征提取方法，其特征是，建立线路数学模型时，采用线路的π型等值电路，对长度小于300km的架空线路以及长度不超过100km的电缆线路，不考虑其分布参数特性，并忽略对地电导。4.如权利要求1所述的基于量测数据的线路参数辨识与波动特征提取方法，其特征是，根据线路数学模型，基于各量测量与线路参数应满足基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律，采用单点辨识方法辨识出线路相电阻、线路相电抗及线路总对地电纳。5.如权利要求1所述的基于量测数据的线路参数辨识与波动特征提取方法，其特征是...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鸿奎，侯广松，曾文婷，聂萌，王洋，邓影，李福建，牛文惠，杨哲，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司菏泽供电公司，
类型：发明
国别省市：山东,37