基于Pearson相关系数的WAMS/SCADA系统对时排序方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于Pearson相关系数的WAMS/SCADA系统对时排序方法，属于电力调度领域。该方法充分利用Pearson相关系数能够适用于量纲不同的两个物理量相关性评估的特点，利用不完全布点的WAMS数据与完全布点的SCADA数据进行相关性评估，实现对SCADA数据的对时排序修正。该方法使用简单，充分考虑了WAMS数据和SCADA数据的自身特点。并将其与Pearson相关系数评估特点相结合，具有较强的使用效益。

【技术实现步骤摘要】
基于Pearson相关系数的WAMS/SCADA系统对时排序方法
本专利技术涉及一种基于Pearson相关系数的WAMS/SCADA系统对时排序方法，属于电力调度领域。
技术介绍
广域量测系统(WAMS)凭借其在电力系统暂态稳定分析等方面的独特优势，得到了越来越广泛的研究和应用。然而由于当前数据采集与监视控制系统(SCADA)已经实现了在电力系统中的全面覆盖，能够满足当前电网稳态运行监视与控制的需求。从运行经济性角度出发，大部分电网都仅在关键厂站配置WAMS数据的向量测量单元(PMU)。因此，WAMS/SCADA系统成为电网运行监视与控制系统的普遍形态。从监测数据来看，WAMS系统与SCADA系统具有如下差别：WAMS采集数据为带GPS时标的节点电压和支路电流相量，数据精度高，更新周期短，传输延时小，受限于当前PMU装置布点较少，WAMS数据覆盖率较低。SCADA采集数据为不带时标的节点电压幅值、支路功率和节点注入功率，数据精度相对较低，更新周期长，当前SCADA已基本实现全面覆盖，数据较为全面。因此，在WAMS/SCADA系统中如何利用不完全布点的WAMS数据修正SCADA数据，提升电力系统整体数据可靠性，成为电力系统中数据分析的重要内容。而在WAMS/SCADA系统数据修正中最重要的修正内容就是SCADA数据的对时排序。由于SCADA数据为不带时标的节点电压幅值、支路功率和节点注入功率数据，由于采集装置自身精度差异、传输距离差异、传输效率差异等因素影响，不同节点的采集数据可能存在一定的时差。传统的SCADA系统中为降低时差等数据质量因素对电力系统计算分析的影响，一般首先采用状态估计方法，对不同节点的采集数据进行修正，以提升数据质量。而在WAMS/SCADA系统中，由于部分装设了PMU装置的节点采集量为带时标的节点电压和支路电流相量，因此WAMS数据具备无时差特性。这一特点也是利用其对SCADA数据对时排序，提升数据质量的根本原因。而利用WAMS数据对SCADA数据对时排序中存在两方面亟待解决的问题：1)WAMS数据受限于PMU装置布点，是不完全布点的，则对于没有WAMS数据的节点，如何提升其数据质量需要考虑；2)WAMS数据与SCADA数据内容不一致的问题，WAMS量测对象为节点电压和支路电流相量，而SCADA量测对象为节点电压幅值、支路功率和节点注入功率。由于上述两方面差别，传统的对时排序算法往往需要首先对SCADA数据进行状态估计，将其转化为节点电压和支路电流相量，之后在通过对比WAMS数据和SCADA数据之间的相互关系，修正对应PMU布点的节点数据。上述流程存在如下两方面问题：1)没有PMU布点的节点数据没有得到修正，上述修正是不全面的；2)首先利用SCADA数据进行状态估计，计算出的节点电压和支路电流相量实际上已经有所失真，且计算效率较低。为解决上述两方面问题，本专利中引入Pearson相关系数，充分利用该系数能够用于解决量纲不同的物理量的时序相关性特点，对有PMU布点的节点数据直接进行修正；然后基于已修正的节点SCADA数据进行状态估计，通过调整不同类型节点的收敛判定条件权重，使得其他节点的SCADA数据也能得到一定程度的修正。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种基于Pearson相关系数的WAMS/SCADA系统对时排序方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：基于Pearson相关系数的广域量测系统(WAMS)/数据采集与监视控制(SCADA)系统对时排序方法，包括以下步骤：S1：获取基础数据；S2：构造连续函数；S3：计算Pearson相关系数；S4：计算相对时延；S5：状态估计，对非向量测量单元(PMU)布点的节点SCADA数据对时排序修正。进一步，在所述步骤S1中，所需要获取的数据为所有节点SCADA数据和有PMU布点的WAMS数据；为满足Pearson相关系数分析的需要，上述数据须满足如下条件：1)数据内容方面，SCADA数据为节点电压幅值、支路功率和节点注入功率三项数据，WAMS数据为带时标的节点电压、支路电流相量；2)数据范围方面，SCADA数据为全网所有节点的上述三项数据，而WAMS数据则仅为PMU布点的WAMS数据；3)数据时序方面，为满足Pearson相关系数分析的要求，SCADA数据和WAMS数据应为同一存储时段范围内的数据，且该时段持续时间不得低于5秒；尽管SCADA数据本身不带时标，但在电力系统计算分析中以其存储时间为时标将其存储进入数据库，称该时标为SCADA数据的存储时标。进一步，在所述步骤S2中，WAMS数据和SCADA数据具有不同的数据采样周期，为便于统计分析需首先将其拟合，构造连续函数；对WAMS数据，以其自身时标为标准，对其节点电压幅值构造连续函数；对SCADA数据，以其存储时标为标准，对其节点电压幅值、支路功率和节点注入功率数据分别构造连续函数；构造连续函数的过程实际上是函数拟合的过程，拟合函数表示为：式(1)中，为WAMS数据或SCADA数据的连续函数；Am为拟合函数的最大值；w为WAMS数据或SCADA数据的连续函数频率，WAMS数据和SCADA数据在拟合中均给定固定值50；ε为拟合连续函数相角；规定WAMS数据中节点电压幅值、SCADA数据中节点电压幅值、SCADA数据中支路功率、SCADA数据中节点注入功率的连续函数分别表示为：式(2)中，分别为WAMS数据中节点电压幅值、SCADA数据中节点电压幅值、SCADA数据中支路功率、SCADA数据中节点注入功率的连续函数，分别为WAMS数据中节点电压幅值、SCADA数据中节点电压幅值、SCADA数据中支路功率、SCADA数据中节点注入功率的连续函数的最大值，分别为WAMS数据中节点电压幅值、SCADA数据中节点电压幅值、SCADA数据中支路功率、SCADA数据中节点注入功率的连续函数的相角。进一步，在所述步骤S3中，Pearson相关系数是用于分析两个数据序列时序相关性的统计学方法，对于连续函数表示的两组数据，其Pearson相关系数表示为：对于上述拟合计算得到的四组连续函数，分别计算WAMS数据中节点电压幅值连续函数与SCADA数据中节点电压幅值连续函数、SCADA数据中支路功率连续函数、SCADA数据中节点注入功率连续函数的Pearson相关系数，分别记为Pearson相关系数反映两组数据的时序关系，本质上记为两组数据的时延。进一步，在所述步骤S4中，对于有PMU布点的节点，其WAMS数据中节点电压幅值连续函数和SCADA数据中节点电压幅值连续函数应一致，但是由于传输延时等因素影响，两者的连续函数将存在一个相对时延；用节点电压幅值连续函数的相对相角差与其Pearson相对函数的比例关系，对SCADA数据中支路功率和节点注入功率连续函数进行修正，修正关系式如下：如式(4)中所示，分别为考虑对应关系修正后所得的SCADA数据中支路功率和节点注入功率连续函数相角；至此，已完成对由PMU布点的节点SCADA数据对时排序修正。进一步，在所述步骤S5中，基于已修正的节点SCADA数据和未修正的节点SCADA数据进行状态估计，即实现对非PMU布点的节点SCADA数据对时排序修正；为提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于Pearson相关系数的广域量测系统(WAMS)/数据采集与监视控制(SCADA)系统对时排序方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：获取基础数据；S2：构造连续函数；S3：计算Pearson相关系数；S4：计算相对时延；S5：状态估计，对非向量测量单元(PMU)布点的节点SCADA数据对时排序修正。

【技术特征摘要】
1.基于Pearson相关系数的广域量测系统(WAMS)/数据采集与监视控制(SCADA)系统对时排序方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：获取基础数据；S2：构造连续函数；S3：计算Pearson相关系数；S4：计算相对时延；S5：状态估计，对非向量测量单元(PMU)布点的节点SCADA数据对时排序修正。2.根据权利要求1所述的基于Pearson相关系数的WAMS/SCADA系统对时排序方法，其特征在于：在所述步骤S1中，所需要获取的数据为所有节点SCADA数据和有PMU布点的WAMS数据；为满足Pearson相关系数分析的需要，上述数据须满足如下条件：1)数据内容方面，SCADA数据为节点电压幅值、支路功率和节点注入功率三项数据，WAMS数据为带时标的节点电压、支路电流相量；2)数据范围方面，SCADA数据为全网所有节点的上述三项数据，而WAMS数据则仅为PMU布点的WAMS数据；3)数据时序方面，为满足Pearson相关系数分析的要求，SCADA数据和WAMS数据应为同一存储时段范围内的数据，且该时段持续时间不得低于5秒；尽管SCADA数据本身不带时标，但在电力系统计算分析中以其存储时间为时标将其存储进入数据库，称该时标为SCADA数据的存储时标。3.根据权利要求1所述的基于Pearson相关系数的WAMS/SCADA系统对时排序方法，其特征在于：在所述步骤S2中，WAMS数据和SCADA数据具有不同的数据采样周期，为便于统计分析需首先将其拟合，构造连续函数；对WAMS数据，以其自身时标为标准，对其节点电压幅值构造连续函数；对SCADA数据，以其存储时标为标准，对其节点电压幅值、支路功率和节点注入功率数据分别构造连续函数；构造连续函数的过程实际上是函数拟合的过程，拟合函数表示为：式(1)中，为WAMS数据或SCADA数据的连续函数；Am为拟合函数的最大值；w为WAMS数据或SCADA数据的连续函数频率，WAMS数据和SCADA数据在拟合中均给定固定值50；ε为拟合连续函数相角；规定WAMS数据中节点电压幅值、SCADA数据中节点电压幅值、SCADA数据中支路功率、SCADA数据中节点注入功率的连续函数分别表示为：式(2)中，分别为WAMS数据中节点电压幅值、SCADA数据中节点电压幅值、SCADA数据中支路功率、SCADA数据中节点注入功率的连续函数，分别为WAMS数据中节点电压幅...

【专利技术属性】
技术研发人员：马覃峰，王寅，唐建兴，姚瑶，王国松，欧阳可凤，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52