一种基于参数辨识理论计算电网线损的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于参数辨识理论计算电网线损的方法，通过将系统量测获得的电网状态量用最小二乘法建立相应的参数估计方程,通过估计计算求得最接近于系统参数真值的估计值,再计算出节点电压的幅值和相位，最后经潮流计算得出支路两端的有功、无功潮流后即可计算线损。以实现在线和离线都可以计算线损，且提高计算的精准度的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统网损分析领域，具体涉及一种基于参数辨识计算电网线损的方法。
技术介绍
电力网的线损率是电力工业的重要技术经济指标。电力市场已逐步在我国实施，电能作为商品走入市场，各级供电部门尤其基层供电部门的经济效益直接与电网的运行费用相关。长期以来，我国电力建设一直重发轻输，致使电网建设滞后、网架结构薄弱、设施老化、供电半径过长，导致电网线损率居高不下，降低线损是电力部门在节约能源方面的重要任务。准确简便的线损计算和分析方法有利于拟定出合理的降低线损的措施并考察措施的实际效果，也便于制定适当的线损考核指标和规划，从而对线损管理工作起指导和促进的作用。众多电力工作者探讨了适合于配电网理论线损计算的各种等值模型算法。因为缺少负荷数据，配电网的线损计算主要采用各种简化、近似的计算方法。这些方法包括：均方根电流法、平均电流法、最大电流法、最大负荷损失小时法、分散系数法等。其简化主要是网络简化和负荷简化，如各种电流法中，都要求计算网络的等效阻抗，就是对网络进行简化；负荷简化是指按照某种假定的负荷规律对不确定的计算负荷进行分配或统计，以完成计算。其中，以均方根电流法为基础的等值电阻法是最常用的一种方法，等值电阻法将辐射结构的配电网络等值成根节点处的电阻进行计算。实践证明它满足了一定的精度要求且输入工作量大大减小，工程上常用于线损的计算和分析。进行配电网规划和线损测算时，对线损的计算精度要求不高，可用损失因数法、最大负荷损耗小时法等。损失因数法将变化的负荷用最大负荷表示，用小于1的损失因数乘以最大负荷时的功率损耗得到电能损耗。最大负荷损耗小时数τ的意义是：在τ这段时间内，如果用户始终保持最大负荷Smax不变，此时的电能损耗等于一年中实际负荷引起的电能损耗。这种方法只要知道最大负荷利用时间和功率因数就可以求得电能损耗。这些传统的线损计算方法虽然有其实用性，但也存在这样或那样的缺点。例如在计算配电线路首端负荷曲线形状系数时，未直接采用代表日实际负荷曲线的形状系数，而是依据其负荷率和最小负荷率以相近的典型负荷持续曲线的形状系数来取代，这虽可减少计算工作量，但却影响了计算的精确度。系统辨识作为控制理论的一个重要分支,自从被提出变得到了快速的发展。其在电力系统中有着广泛的应用,主要包括输电线路、发电机、励磁系统、原动机和负荷等参数辨识领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种基于参数辨识理论计算电网节点电压进而计算线损的方法，通过系统量测获得电网的状态量建立相应的参数估计方程,通过估计计算求得最接近于系统参数真值的估计值。再计算出节点电压的幅值和相位，最后经潮流计算得出支路两端的有功、无功潮流后即可计算线损。辨识的实质就是从一组模型类中选择一个模型，然后按照某种准则使之能最好的拟合所关心的实际过程的动态特性，模型参数的辨识则是在模型结构确定后，运用测试数据进行拟合。最小二乘理论是高斯在解决天体运动轨道时提出来的，这一辨识方法具有计算原理简单易懂，且不需要随机变量的任何统计。从计算方法上来讲，它既可以离线计算，又可以在线递推计算，并可以在非线性系统中扩展为迭代计算。从计算的数学模型看，它可以用于参数型模型估计，也可以用于非参数型模型估计，并且在经过适当的状态滤波处理后，还可以从离散系统模型推广到连续系统应用。由最小二乘法(Ls)获得的估计在一定条件下具有最佳的统计特性，即估计的结果是无偏的、一致的(收敛的)和有效的。最小二乘辨识方法原理如下：y为输出变量，它与n维输入变量U＝(u1,u2,...,un)是线性关系，即：y＝θ1u1+θ2u2+...+θnun，其中：θ＝(θ1,θ2,...,θn)是一个常数集，且未知。希望通过不同时刻对Y及U的观测值来估计出θ的数值。设在时刻t1,t2,...,tn已测得Y及U的量测系列，且用y(i)及u1(i),u2(i),...,un(i),i＝1,2,...,m来表示量测数据，则可用下述m个线性方程组来表示其数据关系：y(i)＝θ1u1(i)+θ2u2(i)+...+θnun(i),i＝1,2,...,m。引入如下的向量和矩阵：Y＝[y(1),y(2),...,y(m)]T,θ＝[θ1,θ2,...,θn]T上式可写成矩阵形式：Y＝Φθ，要估计θ向量，必须满足m≥n。当m＝n时，θ有唯一解，即θ＝Φ-1Y。其中要求方阵Φ的逆是存在的。当m>n时，要用最小误差平方法来确定θ。定义误差向量e，有:e＝[e1,e2,..,em]T，则测量向量方程为:Y＝Φθ+e，按照误差平方准则，建立目标函数J,则：选择一组使目标函数J为最小。用矩阵矢量微分，将J对θ求导，并令其为零，则有:解上式可得:利用最小二乘辨识的方法计算线损，Y代表节点电压幅值、相位量测矢量，Φ代表状态量节点电压和相位，用最小误差平方法来确定θ，确定了θ之后即可由状态量节点电压和相位计算节点电压幅值和相位，并带入潮流计算中计算支路两端的有功、无功潮流。得到了支路两端的有功、无功潮流后即可计算线损，规定潮流由量测端结点流入支路为正方向，则线路i-j的功率损耗为：式中，和为线路i-j的方向通过功率。附图说明附图1为本专利技术引入参数辨识的线损理论计算分析系统流程图；附图2是计算线损时线路功率正方向规定。具体实施方式下面结合附图1和附图2对本专利技术作进一步的描述。一种基于参数辨识理论计算电网线损的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将状态量的初值U利用最小二乘法计算出测量函数Y和矩阵Φ；步骤二、由遥测量计算误差e和目标函数J；步骤三、对目标函数求最小值得到步骤四、利用和节电电压和相位的状态量计算节电电压和相位；步骤五、将步骤四中计算出的节电电压和相位带入潮流计算中得到支路两端的有功、无功潮流；步骤六、根据支路两端的有功、无功潮流计算线损。其中Y代表节点电压幅值、相位量测矢量，Φ代表状态量节点电压和相位。最小二乘辨识方法原理如下：y为输出变量，它与n维输入变量U＝(u1,u2,...,un)是线性关系，即：y＝θ1u1+θ2u2+...+θnun，其中，θ＝(θ1,θ2,...,θn)是一个常数集，且未知。设在时刻t1,t2,...,tn已测得Y及U的量测系列，且用y(i)及u1(i),u2(i),...,un(i),i＝1,2,...,m来表示量测数据，则可用下述m个线性方程组来表示其数据关系：y(i)＝θ1u1(i)+θ2u2(i)+...+θnun(i),i＝1,2,...,m引入如下的向量和矩阵：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于参数辨识理论计算电网线损的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将状态量的初值U利用最小二乘法计算出测量函数Y和矩阵Φ；步骤二、由遥测量计算误差e和目标函数J；步骤三、对目标函数求最小值得到步骤四、利用和节电电压和相位的状态量计算节电电压和相位；步骤五、将步骤四中计算出的节电电压和相位带入潮流计算中得到支路两端的有功、无功潮流；步骤六、根据支路两端的有功、无功潮流计算线损。

【技术特征摘要】
1.一种基于参数辨识理论计算电网线损的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将状态量的初值U利用最小二乘法计算出测量函数Y和矩阵Φ；
步骤二、由遥测量计算误差e和目标函数J；
步骤三、对目标函数求最小值得到步骤四、利用和节电电压和相位的状态量计算节电电压和相位；
步骤五、将步骤四中计算出的节电电压和相位带入潮流计算中得到支路两端的有功、
无功潮流；
步骤六、根据支路两端的有功、无功潮流计算线损。
2.根据权利要求1所述的基于参数辨识理论计算电网线损的方法，其特征在于，初值U
为n维输入变量U＝(u1,u2,...,un)，测量函数Y的计算公式为Y＝Φθ，其中
Y＝[y(1),y(2),...,y(m)]T,
θ＝[θ1,θ2,...,θn]T，
y(i)＝θ1u1(i)+θ2u2(i)+...+θnun(i),i＝1,2,...,m。
3.根据权利要求1所述的基于参数辨识理论计算电网线损的方法，其特征在于，误差的
计算公式为e＝[e1,e2,..,em]T，目标函数J按照误差平方准则计算公式为
J = Σ t = 1 m e t 2 = ( Y - Φ θ ) T ...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雨薇，王维洲，郭鹏，刘福潮，付熙玮，郑晶晶，李亚龙，杜培东，蔡万通，张建华，朱丹丹，韩永军，夏鹏，彭晶，刘文颖，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网甘肃省电力公司，国网甘肃省电力公司电力科学研究院，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11