动态模型参数估计的初始化制造技术

本发明专利技术涉及电力系统中机电振荡的监控，以及如ＥＰ－Ａ１４８９７１４中详细描述的根据重复测量并评估的信号而由适应性算法进行的它们的识别。为了估计合理收敛的电力系统的模型参数，要求递归计算的适当初始化，包括限制模型和计算的调谐参数的定义。然后通过复制之前为不同信号调谐的这组调谐参数可将所用的第二信号的初始化简化。调节增益乘以第二信号建立了不同信号之间的兼容性，信号的预先滤波又去掉了包括典型电磁振荡的频带之外的影响。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及监控包括多个发电机和用户的电力系统中的电磁振荡 的领域。其从权利要求1的前序部分中所述的初始化电力系统的参数 模型的模型参数估计的方法中出发。
技术介绍
随着正在进行的电力市场的反调节(deregulation)，从遥远的 发电机到本地用户的负载输送以及电力运转已经变成惯例。作为优化 资产的新兴需要和公用事业(utility)之间竟争的结果，增长的电功 率量通过现有的网络进行输送，这样总是造成部分输电系统的过剩， 输送瓶颈和/或振荡。在这个方面上，输电网络非常动态。总的来说， 包括几个交流发电机的电力系统中的电磁振荡频率小于几赫兹，并且 只要它们可以衰减，就认为可以接受。它们由系统负载中正常的小变 化发起，并且它们是任何电力系统的特性。然而，在电力系统的工作 点改变时，例如，由于随着发电机，负载和/或输电线的连接或断开所 带来的功率流的新分配而引起的改变，将发生不充分的阻尼振荡。同 样地，即使它们互连之前后者不单独出现任何严重阻尼振荡，几种现 有电网的互连将发生不足够的阻尼振荡。在这些情况下，几兆瓦的输 电功率的增加在稳定振荡和不稳定振荡之间形成差别，其中不稳定振 荡的电位使得系统崩溃或者导致失同步，失互连，并且最终不能提供 电功率给用户。对电力系统进行适当的监控可有助于网络工作人员精 确地评定电力系统状态，通过像连接特定设计的振荡阻尼设备那样采 取适当的动作来避免总停电。在专利申请EP-A 1 489 714中，电力系统中机电振荡的适应性检 测基于线性时变模型。采样像例如网络选择节点上的电压或电流的幅 值或角度之类的系统量或信号，并且通过卡尔曼滤波技术估计表示电 力系统性能(behavior)的线性才莫型参数。这个过程以递归方式进行， 也就是说，每次测量系统量的新值时，更新模型参数。最后，从模型 的估计参数中推导出例如频率或阻尼之类的振荡模型的参数，并将这些参数呈现给工作人员。这种适应性识别过程可以进行电力系统当前 状态的实时分析，尤其包括主要的功率振荡模式的阻尼g以及频率f， 该主要的功率振荡模式就是具有最低相对阻尼率的模式。为了使得这种动态模型参数的估计正确运行，必须由 一组适当选 择的调谐参数对该估计进行初始化，这些调谐参数例如动态模型的阶， 过程和测量噪声，信号预先滤波的截止频率等等。总的来说，调谐参 数的值取决于监控的特定电力系统以及选择成监视算法输入的特定信 号。然后通过调试工程师进行调节或调谐，其中调试工程师分析每个 输入信号并确定下一步的估计过程的输出，即，被估计的主频率以及 阻尼，足够快速地响应并且相对于测量噪声不是太敏感。特别地，调试工程师不得不这样调节调谐参数的值由^:测信号和例如由上述线性时变模型预期的信号之间的差所给定的估计误差最小，并且采用尽 可能小阶的动态模型来足以精确估计感兴趣的捕获振荡模式。结杲是 这种调谐程序时间密集，并且要求调试工程师具有一定程度的知识和 经验。为了识别电力系统中的振荡，诸如电压，电流和功率流的幅值或 相角之类的不同系统量可用作所提出的识别程序的输入。然而，这种 信号相对于它们的诸如幅值和信号方差的统计性质不同。为了简化调 谐程序，即，为了找到要求启动估计算法的调谐参数的最佳初始值， 上述欧洲专利申请提出引入信号调整用于从监控的电力系统得到的所 有可容许测量值。
技术实现思路
本专利技术的目的是增加检测和监控电力系统中的机电功率振荡的灵 活性，而不增加调试的工程复杂性或者工作量。这些目的可通过根据权利要求1和5的初始化电力系统参数模型的模型参数估计的方法以 及监控电力系统的系统来实现。进一步的优选实施例从专利的从属权 利要求中可以明显得到。根据本专利技术，从以下事实得到优势对于同一个电力系统而言， 多个不同的系统量可用，即，不同位置上测量的不同信号。然而，在 这些不同的输入信号中，可观察到相同的动态现象，例如机电振荡现 象。因此，例如，为了地理或者时间上跟踪某个振荡模式，可从一个信号交换到另 一个信号上，其中某个振荡模式例如中间区域模式可从 第 一位置的测量电压并且可从电力系统的另 一位置的电流信号中可观 察到，或者例如可随着输电线或发电机的连接或断开而切换。为了避免在采用例如最初所述的检测机电振荡的方法时对每个系 统量单独进行调谐，仅单独确定第一或者参考系统量的调谐参数。然 后可通过复制或者重新使用全部或部分上述的调谐参数并通过确定足 够的重新缩放因子作为信号调节增益而简化第二或者其他的系统量的 初始化程序，其中第二或其他的系统量可例如为某个振荡模式提供更 好的可观察性。后者可通过比较第一和第二系统量来确定，其能承受 兼容的不同输入信号并且是源自第 一 系统量的调谐参数值能成功再使 用的前提。然后应用包括所述调节增益的调谐参数值复制组，以根据 第二系统量的 一 系列测量值来识别代表电力系统性能的模型参数。优选的是，通过比较包含在被测信号中的统计信息来确定调节增 益，这些被测信号例如第一和第二系统量的多个测量值的最大信号功 率，平均值或者均方根值。可以实时设置缩放因子的适应性。在有利的实施例中，在上述信号调节之前为第二系统量的测量值 提供带通滤波器。该滤波器可基于被跟踪的振荡的一般知识，或者基 于(即围绕)第一或参考系统量从以前的分析中得到的主要机电振荡 频率进行限定。上述简化的参数估计调谐过程的使用涉及诸如电力系统中主要振 荡模式的频率或阻尼之类的信息从被估计的动态模型参数中的推导。 为此，动态模型参数优选地由卡尔曼滤波技术确定。附图说明下文中参考附图示出的优选示意性实施例详细解释了本专利技术的主题，其中图1示意性地示出电力系统，图2示出估计模型参数的过程的流程图，图3是根据第一系统量yt分析电力系统的结果，图4是根据第二系统量y2并且采用相同的调谐参数初始化分析相 同的电力系统的结果。附图中所用的附图标记以及它们的含义在附图标记列表中以概括的形式列出。原则上，相同的部件在附图中采用相同的参考标记。 具体实施例方式图l示出电力系统l,包括两个发电机10, 10'和分别由汇流排 (busbar) 11, 11， ， 11，，表示并由多个传输线互连的几个变电站。 诸如电压或电流的相角和/或幅值，频率，功率流等之类的系统量y y2, y3由位于电力系统1上不同变电站或节点上的合适测量单元20, 20， ， 20，，进行测量。将测量单元20， 20， ， 20，，测量的信号发 送到振荡监控中心21中并在其中进行使用。总的来说，几个测量单元 20, 20， ， 20，，可在一个单独的设备中实现，此外其不需要成为专 用设备，相应的测量功能同样可由为系统1中的保护和控制任务所设 的智能电子设备来执行。此外，监控中心21可以与其中一个测量单元 20相同。如上所述，模型参数的适应性估计的适当初始化要求递归计算所 用的调谐参数的调谐或者离线调节。举例来说，在上述欧洲专利申请 EP-A 1 489 714中所提出的程序中，选择离散时间自回归模型的动态 阶n是最重要的一个方面，其中这个阶等于将要估计的参数数量。如 果这个阶太低，在频域中得到的频谱将高度平滑，并且在频谱中具有 低值尖峰的感兴趣的振荡被掩盖。另一方面，如果阶n太高，伪低值 尖峰将被引入到频谱之中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种初始化电力系统（１）的参数模型的模型参数（ａ↓［１］，ａ↓［２］，…）的估计的方法，其中该估计基于电力系统（１）的第二系统量（ｙ↓［２］）的一系列测量的值（ｙ↓［２］↑［１］，ｙ↓［２］↑［２］）并且其中每次测量第二系统量（ｙ↓［２］）的新值（ｙ↓［２］↑［ｋ］）时适应性地估计所述模型参数（ａ↓［１］，ａ↓［２］，…），其中该初始化方法包括：－调谐一组调谐参数（ｔｐ↓［２］），用于模型参数（ａ↓［１］，ａ↓［２］，…）的随后的估计，其特征在于该方法还包括：－通过根据电力系统（１）的第一系统量（ｙ↓［１］）复制先前为估计模型参数（ａ↓［１］，ａ↓［２］，…）而调谐的调谐参数（ｔｐ↓［１］）来调谐这组调谐参数（ｔｐ↓［２］），以及－在模型参数（ａ↓［１］，ａ↓［２］，…）的每次适应性估计之前确定对第二系统量（ｙ↓［２］）的测量的值（ｙ↓［２］↑［１］，ｙ↓［２］↑［２］，…）进行缩放的调节增益（Ｇ↓［２］）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2005-10-31 05405614.81、一种初始化电力系统(1)的参数模型的模型参数(a1，a2，...)的估计的方法，其中该估计基于电力系统(1)的第二系统量(y2)的一系列测量的值(y21，y22)并且其中每次测量第二系统量(y2)的新值(y2k)时适应性地估计所述模型参数(a1，a2，...)，其中该初始化方法包括-调谐一组调谐参数(tp2)，用于模型参数(a1，a2，...)的随后的估计，其特征在于该方法还包括-通过根据电力系统(1)的第一系统量(y1)复制先前为估计模型参数(a1，a2，...)而调谐的调谐参数(tp1)来调谐这组调谐参数(tp2)，以及-在模型参数(a1，a2，...)的每次适应性估计之前确定对第二系统量(y2)的测量的值(y21，y22，...)进行缩放的调节增益(G2)。2、 根据权利要求1的方法，其特征在于确定调节增益(G2)包括 比较有关第一和第二系统量(y y2)的统计度量(Sr Sr2)。3、 根据权利要求1的方法，其特征在于其包括提供带通滤波器(f f2)，用于在借助调节增益(G2)进行缩放之前对电力系统(1)的第 二系统量(y2)的该系列测量的值(y , y22,…)进行滤波。4、 根据权利要求3的方法，其特征在于其包括提供阈值，用于如 果最后滤波和缩放的值(y2k)低于所述阈值那么就忽略它。5、 一种监控电力系统(1 )的系统，包括用于测量第一和第二系 统量(y y2)的两个测量单元(20)以...

【专利技术属性】
技术研发人员：P科尔巴，M齐马，M拉森，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]