一种基于PMU量测的非完全换相三相传输线参数估计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于PMU量测的非完全换相三相传输线参数估计方法，包括12个导纳参数的估计和12个阻抗参数的估计。本发明专利技术的有益效果是，基于PMU量测量的非完全换相三相电力传输线参数估计方法，克服了以前参数估计方法存在的缺陷，自阻抗和自导纳参数估计误差均低于1％，互阻抗、互导纳参数估计误差均低于2％，可为能源管理系统提供更为精准的电力传输线参数，以准确地辨识出非完全换相三相电力传输线存在误差的参数，以及对其进行及时在线校准。

【技术实现步骤摘要】
一种基于PMU量测量的非完全换相三相电力传输线参数估计方法
本专利技术涉及电力系统运行与控制
，具体是一种基于PMU量测量的非完全换相三相电力传输线参数估计方法。
技术介绍
随着可再生分布式能源不断并网，以及大量电力电子器件在电网中的应用，电力系统在线运行监测也变得越来越具有挑战性。新能源并网虽可以缓解能源紧张问题，但也增加了发电机的节点，从而增大了电网的维度，导致电网的拓扑结构和传输线参数具有更大的不确定性。电力传输线作为整个电力网络电能传输的主要结构，其参数的精确度直接影响电力系统状态估计的结果，间接影响到整个电网的各种决策。因此，为保证电力系统安全平稳运行，有必要对并入新能源的电网系统进行电力传输线参数辨识与校准。电力传输线参数主要包括串联电阻r、串联电抗x、并联电导g和并联电纳b。以往电力传输线参数大都是根据制造商所提供的原始数据或通过导线的几何形状离线测算的，这些测算电力传输线参数的方法不但忽略了外界干扰因素(温度、湿度、测量仪器误差和线路负荷波动等)，而且离线测量需要相当长时间的中断供电和复杂的测量布线，需要耗费大量的人力物力，得不偿失。传统的状态估计都是假设能源管理系统(EMS)中的传输线参数是精确的，然而一些研究报告指出电力传输线参数真实值和存储值之间的误差有时高达30％，这大大降低了电力系统状态估计和故障诊断的精度，特别是网络参数不确定性对状态估计结果的影响比测量误差的影响更严重。因此提升电力传输线参数的准确度有助于提高状态估计的精度，利用参数估计对有可能存在较大误差或遗失的传输线参数(串联电阻、串联电抗、并联电导和并联电纳)进行验证和校准很有必要，可以把参数估计作为状态估计的基础和补充，提高状态估计的精度，保证电力系统的安全平稳运行和合理经济调度。电力传输线参数估计是指利用来自各终端相量量测单元(PMU)采集到的电压电流等信息量来估计出当前系统的传输线参数，为能源管理系统(EMS)进行各种监视、控制和操作提供数据支持，保证电力系统安全平稳运行。例如，电力系统状态估计、电力网络的实时建模、电力潮流分析与优化、继电保护整定值设定、电力网络暂态和稳态分析和电力网络故障定位等。目前关于电力传输线参数估计的研究主要集中在对对称的三相传输线参数(三相对称，三相阻抗、导纳值相同，即考虑有电阻、电抗和电纳3个参数)估计的研究，根据PMU和SCADA采集到的量测量信息利用最小二乘法等对对称的三相电力传输线参数进行估计，且都取得了一定的效果，由此南方电网公司建立了一个传输线参数辨识系统并且已经投入实际应用。到目前为止，只有个别研究者涉及到了较为复杂的三相电力传输线参数辨识研究，但所提出的方法只针对传输线辨识，不能对其进行校准；或者对复杂的三相电力传输线参数估计精度不高，达不到要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种基于PMU量测量的非完全换相三相电力传输线参数估计方法。实现本专利技术目的的技术方案是：一种基于PMU量测量的非完全换相三相电力传输线参数估计方法，包括导纳参数的估计和阻抗参数的估计；步骤1：确立三相电力传输线拓扑结构，以及三相电力传输线的等效模型：非完全换相三相电力传输线阻抗矩阵和导纳矩阵如下式表示：其中Z代表三相电力传输线阻抗矩阵，r1、r2和r3分别表示电力传输线A、B和C三相自电阻参量，r4、r5和r6分别表示三相电力传输线互电阻参量，x1、x2和x3分别表示电力传输线A、B和C三相自电抗参量，x4、x5和x6分别表示三相电力传输线互电抗参量；Y代表三相电力传输线导纳矩阵，g1、g2和g3分别表示电力传输线A、B和C三相自电导参量，g4、g5和g6分别表示三相电力传输线互电导参量，b1、b2和b3分别表示电力传输线A、B和C三相自电纳参量，b4、b5和b6分别表示三相电力传输线互电纳参量；步骤2：获取PMU量测配置以及数据，包括观测权阵R、前一时刻最优导纳参数矩阵D和阻抗参数矩阵F；步骤3：推导导纳参数量测方程：其中，等式左侧的电流量测矩阵X中，和分别代表传输线三相支路首端电流矢量的实部，和分别代表传输线三相支路首端电流矢量的虚部，和分别代表传输线三相支路末端电流矢量的实部，和分别代表传输线三相支路末端电流矢量的虚部；等式右侧的电压量测系数矩阵H中，和分别代表传输线三相支路首端电压矢量的实部，和分别代表传输线三相支路首端电压矢量的虚部，和分别代表传输线三相支路末端电压矢量的实部，和分别代表传输线三相支路末端电压矢量的虚部；步骤4：构造量测等价权：其中，为等价权，R为观测权阵，w为权因子，其中w(0)＝I，I为单位矩阵，n代表迭代次数；步骤5：估计导纳参量及更新电流误差阵：v(n)＝X(n)-H(n-1)Y(n)其中，Y为导纳参量，v为电流差值矩阵，H为电压量测系数矩阵，X为电流量测矩阵，R为观测权阵；步骤6：更新期望导纳参量误差：e(n)＝D(n)-Y(n)其中，D为前一时刻估计的最优导纳参数矩阵；步骤7：计算鲁棒递归最小二乘滤波增益：其中，K为鲁棒递归最小二乘滤波增益，λ代表遗忘因子，p为输出方差的逆，p(0)＝δ-1I，δ＝0.0000001；步骤8：更新电压量测系数阵：步骤9：更新方差的逆：步骤10：判断其估计的导纳误差值是否小于阈值γ1或者迭代次数是否小于设定次数N1，如果满足以上两个条件中的一个就停止迭代输出估计的导纳参数矩阵，如果两个条件都不能满足则返回步骤4继续迭代；所述导纳误差值是指两个节点间前一次迭代得到的导纳值和本次迭代得到的导纳值的差值；步骤11：计算串联阻抗首端电流：其中，K1、K2和K3分别代表传输线各相串联阻抗首端电流，和分别代表传输线三相支路首端电流，和分别代表传输线三相支路首端电压，Y1、Y2和Y3分别代表传输线三相并联的自导纳参量，Y4、Y5和Y6分别代表三相传输线的并联互导纳参量；步骤12：推导阻抗参数量测方程：其中，和分别代表传输线三相串联阻抗首端电流矢量的实部，和分别代表传输线三相串联阻抗首端电流矢量的虚部；步骤13：利用阻抗参数量测方程，按照步骤4-10的方法，对阻抗参数进行估计。本专利技术的有益效果是，基于PMU量测量的非完全换相三相电力传输线参数估计方法，克服了以前参数估计方法存在的缺陷，自阻抗和自导纳参数估计误差均低于1％，互阻抗、互导纳参数估计误差均低于2％，可为能源管理系统提供更为精准的电力传输线参数，以准确地辨识出非完全换相三相电力传输线存在误差的参数，以及对其进行及时在线校准。附图说明图1是本专利技术实施例中电力传输线三相π型等效立体模型图。图2是本专利技术中电力传输线参数估计流程图。图3是本专利技术实施例中电力传输线导纳矩阵参数估计图。图4是本专利技术实施例中电力传输线阻抗矩阵参数估计图。图5是本专利技术实施例中电导参数真实值与估计值对比图。图6是本专利技术实施例中电纳参数真实值与估计值对比图。图7是本专利技术实施例中电阻参数真实值与估计值对比图。图8是本专利技术实施例中电抗参数真实值与估计值对比图。具体实施方式本专利技术所采用的相关技术包括：以往的传输线模型都是基于三相传输线对称，只考虑串联电阻、串联电抗和并联电纳3个参量，并不能完全等效出电力传输线的实际情况，为了能更精确地等效出三相电力传输线实际情况，故本专利技术不但考虑了阻抗参量，还考虑了导纳参量，因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于PMU量测量的非完全换相三相电力传输线参数估计方法，其特征在于，包括导纳参数的估计和阻抗参数的估计；步骤1：确立三相电力传输线拓扑结构，以及三相电力传输线的等效模型：非完全换相三相电力传输线阻抗矩阵和导纳矩阵如下式表示：

【技术特征摘要】
1.一种基于PMU量测量的非完全换相三相电力传输线参数估计方法，其特征在于，包括导纳参数的估计和阻抗参数的估计；步骤1：确立三相电力传输线拓扑结构，以及三相电力传输线的等效模型：非完全换相三相电力传输线阻抗矩阵和导纳矩阵如下式表示：其中Z代表三相电力传输线阻抗矩阵，r1、r2和r3分别表示电力传输线A、B和C三相自电阻参量，r4、r5和r6分别表示三相电力传输线互电阻参量，x1、x2和x3分别表示电力传输线A、B和C三相自电抗参量，x4、x5和x6分别表示三相电力传输线互电抗参量；Y代表三相电力传输线导纳矩阵，g1、g2和g3分别表示电力传输线A、B和C三相自电导参量，g4、g5和g6分别表示三相电力传输线互电导参量，b1、b2和b3分别表示电力传输线A、B和C三相自电纳参量，b4、b5和b6分别表示三相电力传输线互电纳参量；步骤2：获取PMU量测配置以及数据，包括观测权阵R、前一时刻最优导纳参数矩阵D和阻抗参数矩阵F；步骤3：推导导纳参数量测方程：其中，等式左侧的电流量测矩阵X中，和分别代表传输线三相支路首端电流矢量的实部，和分别代表传输线三相支路首端电流矢量的虚部，和分别代表传输线三相支路末端电流矢量的实部，和分别代表传输线三相支路末端电流矢量的虚部；等式右侧的电压量测系数矩阵H中，和分别代表传输线三相支路首端电压矢量的实部，和分别代表传输线三相支路首端电压矢量的虚部，和分别代表传输线三相支路末端电压矢量的实部，和分别代表传输线三相支路末端电压矢量的虚部；步骤4：构造量测等价权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张葛祥，魏登皎，荣海娜，赵俊博，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51