一种考虑线路两端同步误差的PMU幅值数据恢复方法技术

本专利提出了一种考虑线路两端同步误差的PMU幅值数据恢复方法，该方法可准确恢复PMU数据，保证PMU数据应用的准确性。首先，分析了实测PMU数据中的质量问题，其次，建立了数据恢复的模型，并利用历史数据计算恢复系数，之后，依次对电压幅值，有功功率，无功功率和电流幅值进行恢复，最后，对于实测算例中出现的问题进行了恢复，恢复结果显示，所提方法具有较高的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑线路两端同步误差的PMU幅值数据恢复方法
本专利技术涉及电力系统运行控制保护领域，尤其涉及一种考虑线路两端同步误差的PMU幅值数据恢复方法
技术介绍
同步相量测量单元(PMU)作为“电网之眼”，可以为控制中心提供电压相量，电流相量，有功功率，无功功率以及频率。并具有较多的应用，包括，电力系统控制，状态估计，稳定性评估，以及故障检测等等。因此，PMU的数据质量十分重要。然而，由于测量系统故障，设备老化，通信信道阻塞，甚至是网络攻击等，可能出现异常数据甚至数据丢失，这严重影响基于PMU数据的各种应用程序，因此，需要对异常数据进行校正和恢复，目前，PMU的数据恢复方法可分为两类：1)基于单个PMU数据的恢复方法。2)基于多个PMU数据的恢复方法。基于单个PMU数据的恢复方法主要有插值法，低秩矩阵分解法等，但该类方法仅适用于少量(少于30个时间断面)的连续数据丢失，而不适用于对于大量(超过100个时间断面)的连续丢失数据。第二类方法基于多个节点的电力系统状态估计或两个节点的线路模型，该类方法可有效恢复大量的、连续丢失的异常数据，但现有方法大多依赖于线路参数对数据进行恢复，而在线路实际运行中，线路参数常常因天气，温度，设备老化等发生变化而偏离离线值，导致恢复结果精度较低。此外，第二类方法中，大部分方法未考虑PMU数据中可能存在的同步性问题，因此，第二类方法仍存在问题。综上，考虑到PMU数据中可能存在异常数据，且现有方法存在的问题，因此需要开发出一种能够有效恢复大量的、连续的PMU数据恢复方法，并在恢复过程中考虑线路两端的同步性问题以及线路参数真值未知的情况。
技术实现思路
本文提出了一种考虑线路两端PMU同步性问题的PMU幅值数据恢复方法，该方法适用于线路参数真值未知的情形，具有较高的实用性。本专利技术的实现技术方案入下：步骤1：获取无异常数据的历史实测PMU数据以及含异常数据的PMU数据；步骤2：基于历史实测数据，计算恢复系数；步骤3：基于恢复系数，对异常数据进行恢复。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为实测PMU数据中出现数据丢失的情形；图2为线路参数的PI型等值模型图；图3为本专利技术实施例提供的PMU幅值数据恢复方法流程图；图4为丢失数据的恢复情况图。具体实施方式步骤1：首先获取多个工况下的线路两端的PMU数据，但需保证该PMU无异常数据，作为历史数据；进一步地，获取含异常数据的PMU数据步骤2：基于历史实测数据，计算恢复系数基于图2中线路的PI型等值模型，根据线路两端的压降，线路电压具有如下的关系：其中，此外，根据线路两端的有功和无功功率平衡，可得，S′m＝P′m+jQ′m＝Pm+jQm+jUm2B/2(5)进一步地，基于有功和无功功率平衡式(3)-(5)以及电压降式(1)-(2)，可得如下公式：对于公式(6)-(8)，方程的左侧可由历史PMU数据获取，而方程的右侧项是以PMU幅值数据和由线路参数组成的系数的乘积。在短时间断面下，线路参数保持不变，因此，恢复系数可以认为是恒定的。并且，一旦已知一端PMU数据，即可对另一端PMU数据进行恢复。然而，由于不同的工况，弧垂以及环境温度等，线路参数可能会发生变化，而导致系数真值未知，因此需要首先需要对恢复系数进行求解。进一步地，Eq.(6)可写为zU＝xUaU(9)其中，类似地，公式(7)可写为，zP＝xPaP(11)其中，zP＝[Pm+Pn]公式(8)可写为，zQ＝xQaQ(13)其中对于在k时刻的历史数据(9)，(11)和(13)可表示为，zU,k＝xU,kaU(15)zP,k＝xP,kaP(16)zQ,k＝xQ,kaQ(17)因此，为了获取恢复系数，aU,aP和aQ，至少需要4个不同潮流情况下的历史数据，假定历史数据包含l个时间断面的数据，则可得如下线性关系，ZU＝XUaU(18)ZP＝XPaP(19)ZQ＝XQaQ(20)其中，因此，恢复系数可基于最小二乘法获取，即，通过上述方式，即可获取恢复系数，并进一步进行数据恢复。步骤3：基于恢复系数，对异常数据进行恢复。首先，假定待恢复的数据为n端的j时刻，通过公式(25)和(26)，可首先对电压和有功进行恢复，即Pnr,j＝aPxP,j-Pm,j(26)其中，Unr,j,Pnr,j是恢复的电压幅值和有功功率。进一步地，可对无功功率进行恢复，即，Qnr,j＝aQxQ,j-Qm,j(27)其中，Qnr,j是恢复后的无功功率。需要注意的是，必须先恢复Un,j，再对Qnr,j进行恢复，这是由于是xQ,j的一部分。最后，基于已恢复的电压幅值，有功功率以及无功功率对电流幅值数据进行恢复，即，基于上述过程，即可对n端数据进行修正。下面以实例来对本专利技术所述方法进行论证。本实施例是对国内某实测500kV的PMU数据进行恢复，其中线路参数为，R＝0.5Ω，X＝5.6Ω，B＝1.07664×10-4S，应用所提方法，对图1中n端的PMU丢失数据进行恢复，恢复结果的误差如下表所示，恢复结果的相对误差由上表可见，恢复结果的相对误差很小，说明方法有效。综上，本专利技术所述的一种考虑线路两端同步误差的PMU幅值数据恢复方法可行，且具有工程应用价值。值得注意的是，本专利技术实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术披露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围内。因此，本专利技术的保护范围应该以权力要求书的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑线路两端同步误差的PMU幅值数据恢复方法，其特征包含以下步骤：/n步骤1：获取无异常数据的历史实测PMU数据以及含异常数据的PMU数据；/n步骤2：基于历史实测数据，计算恢复系数；/n步骤3：基于恢复系数，对异常数据进行恢复。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑线路两端同步误差的PMU幅值数据恢复方法，其特征包含以下步骤：
步骤1：获取无异常数据的历史实测PMU数据以及含异常数据的PMU数据；
步骤2：基于历史实测数据，计算恢复系数；
步骤3：基于恢复系数，对异常数据进行恢复。


2.根据要求1所述的一种考虑线路两端同步误差的PMU幅值数据恢复方法，其特征在于，所述步骤1种，获取无异常数据的历史实测PMU数据以及含异常数据的PMU数据。


3.根据要求1所述的一种考虑线路两端同步误差的PMU幅值数据恢复方法，其特征在于，基于输电线路的PI型等值模型，推导线路两端幅值数据之间的关系，并基于历史实测数据，计算恢复系数，具体计算过程如下，
电压恢复系数模型：
zU＝xUaU(1)
其中，



有功功率恢复系数模型：
zP＝xPaP(3)
其中，



无功功率恢复系数模型
zQ＝xQaQ(5)
其中



对于在k时刻的历史数据(1)，(3)和(5)可表示为，
zU,k＝xU,kaU(7)
zP,k＝xP,kaP(8)
zQ,k＝xQ,kaQ(9)
因此，为了获取恢复系数，aU,aP和aQ，至少需要4个不同潮流情况下的历史数据，假定历史数据包含l个时间断...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛安成，孔贺，王永杰，乔登科，顾雷，马婧，郭鹏程，李业成，汪云涛，庄文彬，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11