一种不良数据的前推回代追踪方法技术

本发明专利技术公开一种不良数据的前推回代追踪方法。通过拓扑搜索将原电网分解成主环网和辐射子网，并在主环网节点中功率不平衡量最小处进行解环，解环后再进行拓扑搜索将环网分解成辐射网和剩余环网，以此不断解环、拓扑搜索直到将原电网全部分解成辐射网，在此过程中形成电网的支路层次矩阵L及对应支路的首末端节点信息矩阵M。利用L和M矩阵进行功率、电压的前推回代计算，通过节点功率平衡、支路首末端功率平衡、支路首末端电压一致性判断辨识出电网量测数据、网络参数和开关状态中的不良数据以及不可观节点。基于IEEE39节点算例系统的仿真验证了该方法的有效性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统状态估计，特别是不良数据的检测和辨识。
技术介绍
电力系统状态估计中,坏数据可以分成三种：①不正确的参数,如不正确的线路参数值。②不正确的网络拓扑信息。③量测误差很大的量测量，即通常所指的不良量测。在实际的状态估计问题中，某个时刻面对的坏数据可能是单个或多个，在有多个坏数据时，可能是同一种类型，也可能属于不同类型，而如何有效辨识多种类的不良数据,这是尚未有效解决的问题。现有不良量测的检测与辨识方法以及残差灵敏度法，可以分别辨识量测坏数据或参数错误，但是不能有效处理量测坏数据和参数错误同时存在的情况。而且当存在多个不良数据时，可能会出现残差的淹没和污染现象，从而导致漏检和误检。现有技术中，利用新息图法识别网络参数错误，单个量测坏数据和参数错误同时存在时，该方法能够进行辨识，但是多不良数据时，该方法的有效性还有待验证。现有技术中，基于拉格朗日乘子辨识可疑参数，可以有效辨识单个量测或参数错误，但是，该方法在辨识多个量测和参数错误时效果不佳。现有技术中，将电网分成多个区域，进行分区的拓扑检错，避免了不同分区内不良数据的相互影响。但同一分区内不良数据的相互影响仍然无法避免。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决检测与辨识不良数据时，不能有效处理量测坏数据和参数错误同时存在的情况。为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，一种不良数据的前推回代追踪方法，包括以下步骤:1)设定电网不良数据的辨识判据：1-1)线路参见图1所示的线路等值电路，基于末端功率和电压计算首端功率和电压，当首端计算功率残差合格且计算电压残差合格，则首末端功率和电压以及线路参数正确。当首端计算功率残差合格而计算电压残差不合格，则首端电压错误。当首端计算功率残差不合格而计算电压残差合格，则首端功率错误。当首端计算功率残差不合格且计算电压残差不合格，则首末端功率和电压以及线路参数可疑。反之，基于首端功率和电压量测推算末端，判据相同。各支路功率、电压计算公式如式(1)、(2)：功率：电压：式中：S2为线路末端复功率、U2为线路末端电压量测幅值；ZT为线路阻抗、Y为线路对地电纳；为线路首端功率估计值、为线路首端电压估计值，*代表对复数求共轭、U1为线路首端电压量测幅值、S2'为计算过程中间量。功率、电压残差合格判断标准：1)功率残差合格判断：由式(1)计算出该支路首端功率估计值，通过检测该支路首端功率估计值与其量测值之差是否小于阈值ε2：式中，为节点i到节点j的有功功率估计值；为节点i到节点j的功率无功功率估计值；Pij为节点i到节点j的有功功率量测值；Qij为节点i到节点j的无功功率量测值；节点i和节点j为电网中任意支路两端节点。2)电压残差合格判断：由式(2)计算出该支路首节点电压估计值，通过检测该支路首节点电压估计值与其量测值之差是否小于阈值ε3：式中：Ui为节点i电压量测值，为节点i电压估计值。1-2)双绕组变压器参见图2所示的变压器等值电路。对于双绕组变压器，默认将其参数归算到低压侧。基于低压侧功率和电压计算高压侧功率和电压，如式(5)、(6)，当高压侧计算功率残差合格且计算电压残差合格，则高低压侧功率和电压以及变压器阻抗参数、变比正确。当高压侧计算功率残差合格而计算电压残差不合格，则高压侧电压和变压器变比可疑。当高压侧计算功率残差不合格而计算电压残差合格，则高压侧功率错误。当高压侧计算功率残差不合格且计算电压残差不合格，则高低压侧功率和电压以及变压器阻抗参数、变比可疑。反之，基于高压侧功率和电压量测推算低压侧时，如式(7)、(8)，由于低压侧计算功率和电压都跟变压器变比有关，故当低压侧计算功率残差合格而计算电压残差不合格，则仅低压侧电压错误。其他判据相同。高压侧计算功率：S1＝S2+(S2/U2)2ZT(5)高压侧计算电压：低压侧计算功率：低压侧计算电压：式中：S1为双绕组变压器高压侧复功率U1为双绕组变压器高压侧电压量测幅值S2为双绕组变压器低压侧复功率U2为双绕组变压器低压侧电压量测幅值ZT为双绕组变压器阻抗k为双绕组变压器变比；为双绕组变压器高压侧功率估计值为双绕组变压器高压侧电压估计值为双绕组变压器低压侧功率估计值为双绕组变压器低压侧电压估计值1-3)三绕组变压器参见图3所示的三绕组变压器等值电路图。对于三绕组变压器，默认将其参数归算到中性点。基于高中低三侧的功率和电压计算中性点功率和电压。若中性点处计算功率满足节点平衡关系(式12)且三侧计算电压都一致，则高中低压侧功率和电压以及变压器三侧阻抗参数和变比正确。若中性点处计算功率不满足节点功率平衡关系而中性点处高中压侧计算电压一致(差值在一定范围内)，则三绕组变压器高中压侧功率和电压以及阻抗参数、变比正确，低压侧功率和电压以及阻抗参数、变比可疑，同理，若高中、中低压侧计算电压一致，则相应侧量测值和参数正确，剩余侧的量测值和参数可疑。若中性点处计算功率不满足节点平衡关系且三侧计算电压两两不一致，则高中低压侧功率和电压以及变压器三侧阻抗参数和变比可疑。三绕组变压器中性点处功率、电压的计算公式如式(9)、(10)、(11)。高压侧推算到中性点处功率、电压：中压侧推算到中性点处功率、电压：低压侧推算到中性点处功率、电压：式中：S1为三绕组变压器高压侧复功率U1为三绕组变压器高压侧电压量测幅值S2为三绕组变压器中压侧复功率U2为三绕组变压器中压侧电压量测幅值S3为三绕组变压器低压侧复功率U3为三绕组变压器低压侧电压量测幅值；ZT1为三绕组变压器高压侧阻抗ZT2为三绕组变压器中压侧阻抗ZT3为三绕组变压器低压侧阻抗k1为三绕组变压器高压侧变比k2为三绕组变压器中压侧变比k3为三绕组变压器低压侧变比为三绕组变压器高压侧推算到中性点处的功率估计值；为三绕组变压器高压侧推算到中性点处的电压估计值；为三绕组变压器中压侧推算到中性点处的功率估计值；为三绕组变压器中压侧推算到中性点处的电压估计值；为三绕组变压器低压侧推算到中性点处的功率估计值；为三绕组变压器低压侧推算到中性点处的电压估计值；节点功率平衡判断：判断与节点相连的所有支路功率之和是否小于阈值ε1。为由节点i到节点j的有功功率；为由节点i到节点j的无功功率；φi为与节点i相连的支路对端节点集合；节点i和节点j为电网中任意支路两端节点。1-4)容抗器容抗器标称额定电压为UN、额定容量为SN。实际量测数据中，容抗器的无功功率为Qact、电压幅值为Uact。容抗器量实际电纳Bact：容抗器在额定电压下的功率SNact：计算功率残差百分数：在实际运行中电力公司一般采用遥测合格率对状态估计结果进行评价。而对于无功功率，其偏差<2.5％，认为合格，对于容抗器的参数辨识判据采用无功偏差合格率来判断。当γs＜2.5％，认为容抗器参数合格，当γs≥2.5％，认为容抗器参数不合格。在前推回代追踪过程中，对电网所有节点进行节点功率平衡判断(式12)，若某节点满足节点功率平衡关系，则判定与该节点相连的所有支路功率及节点注入功率正确，若不满足，则判定相应量测值可疑。本文所提的辨识方法是对上述判据的综合考量：在前推回代追踪过程中，若通过某一判据判定相应数据可疑，但在后续的追踪过程中，又判定其中某些数据正确，则将其从可疑数据集中排除。追踪结束后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不良数据的前推回代追踪方法，其特征在于，包括以下步骤:1)输入基础数据并设置不良数据辨识阈值并设定电网不良数据的所述辨识判据：首先输入任一时间断面电网量测数据和网络结构及参数信息，设置节点功率平衡判断阈值ε1＝0.06；支路首末端功率残差合格判断阈值ε2＝0.048；支路首末端电压残差合格判断阈值ε3＝0.024；容抗器无功残差合格判断阈值γs＝0.025。设定电网不良数据的辨识判据：1‑1)线路线路首端功率、电压估计值计算公式如式(1)、(2)，由式(3)、(4)判断功率和电压残差是否合格。当首端计算功率残差合格且计算电压残差合格，则首末端功率和电压以及线路参数正确；当首端计算功率残差合格而计算电压残差不合格，则首端电压错误；当首端计算功率残差不合格而计算电压残差合格，则首端功率错误；当首端计算功率残差不合格且计算电压残差不合格，则首末端功率和电压以及线路参数可疑。功率：S2′=S2+U22(Y/2)*S^1=S2′+(S2′/U2)2ZT+U12(Y/2)*---(1)]]>电压：S2′=S2+U22(Y/2)*U^1=U2+(S2′/U2)*ZT---(2)]]>式中：S2为线路末端复功率、U2为线路末端电压量测幅值；ZT为线路阻抗、Y为线路对地电纳；为线路首端功率估计值、为线路首端电压估计值；其上标“*”代表对复数求共轭、U1为线路首端电压量测幅值、S2'为计算过程中间量。功率、电压残差合格判断标准：1‑1‑1)功率残差合格判断：由式(1)计算出该支路首端功率估计值，通过检测该支路首端功率估计值与其量测值之差是否小于阈值ε2：(Pij-P^ij)≤ϵ2(Qij-Q^ij)≤ϵ2---(3)]]>式中，为节点i到节点j的有功功率估计值；为节点i到节点j的无功功率估计值；Pij为节点i到节点j的有功功率量测值；Qij为节点i到节点j的无功功率量测值；节点i和节点j为电网中任意支路两端节点。1‑1‑2)电压残差合格判断：由式(2)计算出该支路首节点电压估计值，通过检测该支路首节点电压估计值与其量测值之差是否小于阈值ε3：Ui-U^i≤ϵ3---(4)]]>式中：Ui为节点i电压量测值，为节点i电压估计值。1‑2)双绕组变压器基于低压侧功率和电压计算高压侧功率和电压，如式(5)、(6)，当高压侧计算功率残差合格且计算电压残差合格，则高低压侧功率和电压以及变压器阻抗参数、变比正确；当高压侧计算功率残差合格而计算电压残差不合格，则高压侧电压和变压器变比可疑；当高压侧计算功率残差不合格而计算电压残差合格，则高压侧功率错误；当高压侧计算功率残差不合格且计算电压残差不合格，则高低压侧功率和电压以及变压器阻抗参数、变比可疑。反之，基于高压侧功率和电压量测推算低压侧时，如式(7)、(8)，由于低压侧计算功率和电压都跟变压器变比有关，故当低压侧计算功率残差合格而计算电压残差不合格，则仅低压侧电压错误。其他判据相同。高压侧计算功率：S^1=S2+(S2/U2)2ZT---(5)]]>高压侧计算电压：U^1=k(U2+(S2/U2)*ZT)---(6)]]>低压侧计算功率：S^2=S1-(S1U1/k)2ZT---(7)]]>低压侧计算电压：U^2=U1′-(S1U1/k)*ZT---(8)]]>式中：S1为双绕组变压器高压侧复功率U1为双绕组变压器高压侧电压量测幅值S2为双绕组变压器低压侧复功率U2为双绕组变压器低压侧电压量测幅值ZT为双绕组变压器阻抗k为双绕组变压器变比；为双绕组变压器高压侧功率估计值为双绕组变压器高压侧电压估计值为双绕组变压器低压侧功率估计值为双绕组变压器低压侧电压估计值1‑3)三绕组变压器基于高中低三侧的功率和电压计算中性点功率和电压。若中性点处计算功率满足节点平衡关系(式12)且三侧计算电压都一致，则高中低压侧功率和电压以及变压器三侧阻抗参数和变比正确；若中性点处计算功率不满足节点功率平衡关系而中性点处高中压侧计算电压一致(差值在一定范围内)，则三绕组变压器高中压侧功率和电压以及阻抗参数、变比正确，低压侧功率和电压以及阻抗参数、变比可疑，同理，若高中、中低压侧计算电压一致，则相应侧量测值和参数正确，剩余侧的量测值和参数可疑；若中性点处计算功率不满足节点平衡关系且三侧计算电压两两不一致，则高中低压侧功率和电压以及变压器三侧阻抗参数和变比可疑；三绕组变压器中性点处功率、电压的计算公式如式(9)、(10)、(11)。高压侧推算到中性点处功率、电压：U^10=U1k1-(S1k1U1)*ZT1S^10=S1-(S1k1U1)2ZT1---(9)]]>中压侧推算到中性点处功率、电压：U^20=U2k2-...

【技术特征摘要】
1.一种不良数据的前推回代追踪方法，其特征在于，包括以下步骤:1)输入基础数据并设置不良数据辨识阈值并设定电网不良数据的所述辨识判据：首先输入任一时间断面电网量测数据和网络结构及参数信息，设置节点功率平衡判断阈值ε1＝0.06；支路首末端功率残差合格判断阈值ε2＝0.048；支路首末端电压残差合格判断阈值ε3＝0.024；容抗器无功残差合格判断阈值γs＝0.025。设定电网不良数据的辨识判据：1-1)线路线路首端功率、电压估计值计算公式如式(1)、(2)，由式(3)、(4)判断功率和电压残差是否合格。当首端计算功率残差合格且计算电压残差合格，则首末端功率和电压以及线路参数正确；当首端计算功率残差合格而计算电压残差不合格，则首端电压错误；当首端计算功率残差不合格而计算电压残差合格，则首端功率错误；当首端计算功率残差不合格且计算电压残差不合格，则首末端功率和电压以及线路参数可疑。功率：S2′=S2+U22(Y/2)*S^1=S2′+(S2′/U2)2ZT+U12(Y/2)*---(1)]]>电压：S2′=S2+U22(Y/2)*U^1=U2+(S2′/U2)*ZT---(2)]]>式中：S2为线路末端复功率、U2为线路末端电压量测幅值；ZT为线路阻抗、Y为线路对地电纳；为线路首端功率估计值、为线路首端电压估计值；其上标“*”代表对复数求共轭、U1为线路首端电压量测幅值、S2'为计算过程中间量。功率、电压残差合格判断标准：1-1-1)功率残差合格判断：由式(1)计算出该支路首端功率估计值，通过检测该支路首端功率估计值与其量测值之差是否小于阈值ε2：(Pij-P^ij)≤ϵ2(Qij-Q^ij)≤ϵ2---(3)]]>式中，为节点i到节点j的有功功率估计值；为节点i到节点j的无功功率估计值；Pij为节点i到节点j的有功功率量测值；Qij为节点i到节点j的无功功率量测值；节点i和节点j为电网中任意支路两端节点。1-1-2)电压残差合格判断：由式(2)计算出该支路首节点电压估计值，通过检测该支路首节点电压估计值与其量测值之差是否小于阈值ε3：Ui-U^i≤ϵ3---(4)]]>式中：Ui为节点i电压量测值，为节点i电压估计值。1-2)双绕组变压器基于低压侧功率和电压计算高压侧功率和电压，如式(5)、(6)，当高压侧计算功率残差合格且计算电压残差合格，则高低压侧功率和电压以及变压器阻抗参数、变比正确；当高压侧计算功率残差合格而计算电压残差不合格，则高压侧电压和变压器变比可疑；当高压侧计算功率残差不合格而计算电压残差合格，则高压侧功率错误；当高压侧计算功率残差不合格且计算电压残差不合格，则高低压侧功率和电压以及变压器阻抗参数、变比可疑。反之，基于高压侧功率和电压量测推算低压侧时，如式(7)、(8)，由于低压侧计算功率和电压都跟变压器变比有关，故当低压侧计算功率残差合格而计算电压残差不合格，则仅低压侧电压错误。其他判据相同。高压侧计算功率：S^1=S2+(S2/U2)2ZT---(5)]]>高压侧计算电压：U^1=k(U2+(S2/U2)*ZT)---(6)]]>低压侧计算功率：S^2=S1-(S1U1/k)2ZT---(7)]]>低压侧计算电压：U^2=U1′-(S1U1/k)*ZT---(8)]]>式中：S1为双绕组变压器高压侧复功率U1为双绕组变压器高压侧电压量测幅值S2为双绕组变压器低压侧复功率U2为双绕组变压器低压侧电压量测幅值ZT为双绕组变压器阻抗k为双绕组变压器变比；为双绕组变压器高压侧功率估计值为双绕组变压器高压侧电压估计值为双绕组变压器低压侧功率估计值为双绕组变压器低压侧电压估计值1-3)三绕组变压器基于高中低三侧的功率和电压计算中性点功率和电压。若中性点处计算功率满足节点平衡关系(式12)且三侧计算电压都一致，则高中低压侧功率和电压以及变压器三侧阻抗参数和变比正确；若中性点处计算功率不满足节点功率平衡关系而中性点处高中压侧计算电压一致(差值在一定范围内)，则三绕组变压器高中压侧功率和电压以及阻抗参数、变比正确，低压侧功率和电压以及阻抗参数、变比可疑，同理，若高中、中低压侧计算电压一致，则相应侧量测值和参数正确，剩余侧的量测值和参数可疑；若中性点处计算功率不满足节点平衡关系且三侧计算电压两两不一致，则高中低压侧功率和电压以及变压器三侧阻抗参数和变比可疑；三绕组变压器中性点处功率、电压的计算公式如式(9)、(10)、(11)。高压侧推算到中性点处功率、电压：U^10=U1k1-(S1k1U1)*ZT1S^10=S1-(S1k1U1)2ZT1---(9)]]>中压侧推算到中性点处功率、电压：U^20=U2k2-(S2k2U2)*ZT2S^20=S2-(S2k2U2)2ZT2---(10)]]>低压侧推算到中性点处功率、电压：U^30=U3k3-(S3k3U3)*ZT3S^30=S3-(S3k3U3)2ZT3---(11)]]>式中：S1为三绕组变压器高压侧复功率U1为三绕组变压器高压侧电压量测幅值S2为三绕组变压器中压侧复功率U2为三绕组变压器中压侧电压量测...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜伟，陈文超，王茜，张超，赵霞，余娟，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50