一种独立三绕组变压器电抗参数的估计方法技术

一种独立三绕组变压器电抗参数的估计方法，该方法包括（一）通过基于ＰＭＵ的或者基于ＳＣＡＤＡ的三绕组变压器等值电路，来获取该三绕组变压器的ＰＭＵ多时段数据或者ＳＣＡＤＡ多时段数据；（二）依据获取的ＰＭＵ多时段数据或ＳＣＡＤＡ多时段数据，建立基于ＰＭＵ多时段数据的或基于ＳＣＡＤＡ多时段数据的静态模型；（三）基于步骤（二）建立的静态模型，形成增广电抗参数估计的最小二乘目标函数，并利用牛顿迭代法求解三绕组变压器电抗参数估计值等步骤。以及在以步骤（四）已经求得的三绕组变压器电抗参数估计值为基础，再利用蒙特卡洛模拟方法来进行进一步电抗参数估算的附加步骤。本发明专利技术具有电抗参数的估计值与其静态模型的初始值无关，收敛性较好、电抗参数初值的鲁棒性好等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用三绕组变压器的等值电路，来对三绕组变压器的电抗参数进行估 计的方法；具体涉及单台的独立三绕组变压器电抗参数的估计方法。
技术介绍
三绕组变压器的电抗参数值是三绕组变压器中最重要的物理参数，它是为减少无 功功率损耗等目的而进行电力运行管理的最主要参考值。通常，包括电抗参数值在内的物 理参数是由三绕组变压器铭牌参数获得、或者在投入运行时一次测得；但在长期运行引起 老化、外界环境和/或负荷变化等情况下，这些物理参数的值均要产生较大改变。因此，需 要定期地对它们(尤其是其中的电抗参数值)重新进行估计。在现有对三绕组变压器的电 抗参数进行估计的方法中，均利用了三绕组变压器的等值电路，分别有基于PMU量测数据 的等值电路(即取该等值电路三侧的电压相量和电流相量)和基于SCADA量测数据的等值 电路(即取该等值电路三侧的电压幅值、电流幅值和复功率)所获取的多时段数据，来进行 静态建模(即建立静态模型——量测方程组)，然后依据其静态模型来进行电抗参数估计 的方法。现有的这两类方法有一个共同特点，就是它们在估计三绕组变压器中最主要的电 抗参数的同时，又都一并对该三绕组变压器的其他次要物理参数进行了估计。这样一来，虽 然它们都能在一定条件下取得一定的效果，但由于这样的静态模型是要兼顾对其他次要物 理参数的估计而建立的，于是，对其最主要的电抗参数的估计值就会产生不利影响；尤其是 对于单台的独立三绕组变压器，这种影响还更大，具体是造成其收敛性不好的问题。另外， 现有技术在建立量测方程时，均习惯采用导纳参数(或者由阻抗参数表示的导纳参数，即 阻抗参数出现在分母上)，而大数值导纳对误差有很大的放大作用，具体是其收敛性更差， 且其电抗参数的估计值与相应的静态模型的初始值密切相关，即电抗参数初值的鲁棒性较 差的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是，克服现有技术的不足，提出一种电抗参数估计值与其相应的静 态模型的初始值无关，收敛性好、电抗参数初值的鲁棒性也强的独立三绕组变压器电抗参 数的估计方法。 实现所述目的之技术方案是这样，与 现有技术相同的方面是，该方法包括如下步骤( — )通过基于PMU的三绕组变压器等值电路，来获取该三绕组变压器的PMU多时 段数据； 或者通过基于SCADA的三绕组变压器等值电路，来获取该三绕组变压器的SCADA 多时段数据； (二)依据获取的PMU多时段数据或SCADA多时段数据，建立基于PMU多时段数据 的或基于SCADA多时段数据的静态模型；(三)基于步骤(二)建立的静态模型，形成增广电抗参数估计的最小二乘目标函 数，并利用牛顿迭代法求解三绕组变压器电抗参数估计值； 在步骤( 一 )中基于PMU的三绕组变压器等值电路或基于SCADA的三绕组变压器 等值电路，均包括高中低三个变压器绕组和这三个变压器绕组共有的中性点c ;要获取的 PMU多时段数据或SCADA多时段数据中，在中性点c与接地点之间，均取各自对应等值电路 中的激磁导纳ym ;在该中性点c与三个变压器绕组之间，均分别取各自对应等值电路中的 高中低三个变压器绕组的高中低三个阻抗(ZT1、ZT2、ZT3); 在基于PMU的三绕组变压器等值电路中的三个变压器绕组的外端，分别取与其高 压侧变压器绕组对应的高压侧相电压向量t^和高压侧相电流向量/p与其中压侧变压器绕组对应的中压侧相电压向量[>2和中压侧相电流向量/2、与其低压侧变压器绕组对应的低压侧相电压向量(>3和低压侧相电流向量/3 ; 在基于SCADA的三绕组变压器等值电路中的三个变压器绕组的外端，分别取与其 高压侧变压器绕组对应的高压侧线电压幅值U' p高压侧线电流幅值I' i和高压侧复功率《，与其中压侧变压器绕组对应的中压侧线电压幅值U' 2、中压侧线电流幅值1' 2和中 压侧复功率》2 ，与其低压侧变压器绕组对应的低压侧线电压幅值U' 3、低压侧线电流幅值r 3和低压侧复功率》3; 其改进之处是 在步骤(二 )建立的对应于基于PMU的三绕组变压器等值电路的静态模型中或基 于SCADA的三绕组变压器等值电路的静态模型中，中性点c均取注入电流、且注入电流均为 0 ; 所述基于PMU多时段数据的静态模型，是基于PMU多时段数据的第t个时段状态 变量所推导出的单时段量测方程组的叠加方程； 基于PMU多时段数据的第t个时段状态变量x_PMU如下式x—PMU = ; 基于PMU多时段数据的单时段量测方程组包括如下I、 II、 III三组方程， 1、高中低三个变压器绕组三侧并列的相电流幅值和相角的约束量测方程，每侧的相电流幅值和相角的约束量测方程均为 4=4 g =《., n、中性点C注入电流为0的量测方程 k山tcos ( 9 ") +k2I2tcoS ( e 2t) +k3I3tCOS ( e 3t) -ectgm-fctbm = o k山tsin ( e lt) +k2I2tsin ( e 2t) +k3I3tsin ( e 3t) +ertbm-fctgm = 0 ni、高中低三个变压器绕组三侧并列的相电压实部与虚部的量测方程，每侧的相电压实部与虚部量测方程均为6<formula>formula see original document page 7</formula> 基于PMU多时段数据的叠加方程，是由至少8个与其对应的上述单时段量测方程 组的叠加； 所述基于SCADA多时段数据的静态模型，是基于SCADA多时段数据的第t个时段 状态变量所推导出的单时段量测方程组的叠加方程； 基于SCADA多时段数据的第t个时段状态变量x_SCADA如下式 x_scada= 基于SCADA多时段数据的单时段量测方程组包括如下I'、 II'、 III'三组方程， I'、高中低三个变压器绕组三侧并列的线电流幅值约束方程，每侧的线电流幅值 约束方程均为& = II'、中性点C注入电流为0的量测方程 kj' ltC0Se' lt+k2r 2tC0Se' 2t+k3r 3tC0Se' 3t-uctgm = o kj' ltsine' lt+k2I' 2tsine' 2t+k3I' 3tsin e ' 3t+Uctbm = 0 ni'、高中低三个变压器绕组三侧并列的有功功率、无功功率和线电压幅值平方的量测方程，每侧的有功功率、无功功率和线电压幅值平方的量测方程均为A = & cos《+ )a = sin《+ A:,,/;2)+| ,/; cos《+巧/; sin 6p]2 基于SCADA多时段数据的叠加方程，是由至少8个与其对应的上述单时段量测方 程组的叠加； 上述各量测方程的式子中，i = 1、2、3，分别对应高、中、低三个变压器绕组；t表示 时段数； ki——分别为三个变压器绕组的变比 ri、 Xi——分别为三个变压器绕组的电阻和电抗 gm、 bm——中性点c与接地点之间的励磁电导和励磁电纳、且ym = gm_jbm Iit、 e it—分别为第t个时段三个变压器绕组三侧的相电流幅值和相角,《、《,——分别为第t个时段三个变压器绕组三侧的相电流幅值和相角的量测值 eit、 fit——分别为第t个时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种独立三绕组变压器电抗参数的估计方法，该方法包括如下步骤：（一）通过基于ＰＭＵ的三绕组变压器等值电路，来获取该三绕组变压器的ＰＭＵ多时段数据；或者通过基于ＳＣＡＤＡ的三绕组变压器等值电路，来获取该三绕组变压器的ＳＣＡＤＡ多时段数据；（二）依据获取的ＰＭＵ多时段数据或ＳＣＡＤＡ多时段数据，建立基于ＰＭＵ多时段数据的或基于ＳＣＡＤＡ多时段数据的静态模型；（三）基于步骤（二）建立的所述静态模型，形成增广电抗参数估计的最小二乘目标函数，并利用牛顿迭代法求解三绕组变压器电抗参数估计值为：＊↓［ｉｔ］＝Ｉ↓［ｉｔ］＊↓［ｉｔ］＝θ↓［ｉｔ］Ⅱ、所述中性点（ｃ）注入电流为０的量测方程：ｋ↓［１］Ｉ↓［１ｔ］ｃｏｓ（θ↓［１ｔ］）＋ｋ↓［２］Ｉ↓［２ｔ］ｃｏｓ（θ↓［２ｔ］）＋ｋ↓［３］Ｉ↓［３ｔ］ｃｏｓ（θ↓［３ｔ］）－ｅ↓［ｃｔ］ｇ↓［ｍ］－ｆ↓［ｃｔ］ｂ↓［ｍ］＝０ｋ↓［１］Ｉ↓［１ｔ］ｓｉｎ（θ↓［１ｔ］）＋ｋ↓［２］Ｉ↓［２ｔ］ｓｉｎ（θ↓［２ｔ］）＋ｋ↓［３］Ｉ↓［３ｔ］ｓｉｎ（θ↓［３ｔ］）＋ｅ↓［ｃｔ］ｂ↓［ｍ］－ｆ↓［ｃｔ］ｇ↓［ｍ］＝０Ⅲ、高中低三个变压器绕组三侧并列的相电压实部与虚部的量测方程，每侧的相电压实部与虚部量测方程均为：＊↓［ｉｔ］＝ｋ↓［ｉ］ｅ↓［ｃｔ］＋ｋ↓［ｉ］↑［２］ｒ↓［ｉ］Ｉ↓［ｉｔ］ｃｏｓ（θ↓［ｉｔ］）－ｋ↓［ｉ］↑［２］ｘ↓［ｉ］Ｉ↓［ｉｔ］ｓｉｎ（θ↓［ｉｔ］）＊↓［ｉｔ］＝ｋ↓［ｉ］ｆ↓［ｃｔ］＋ｋ↓［ｉ］↑［２］ｘ↓［ｉ］Ｉ↓［ｉｔ］ｃｏｓ（θ↓［ｉｔ］）＋ｋ↓［ｉ］↑［２］ｒ↓［ｉ］Ｉ↓［ｉｔ］ｓｉｎ（θ↓［ｉｔ］）；基于ＰＭＵ多时段数据的所述叠加方程，是由至少８个与其对应的上述单时段量测方程组的叠加；所述基于ＳＣＡＤＡ多时段数据的静态模型，是基于ＳＣＡＤＡ多时段数据的第ｔ个时段状态变量所推导出的单时段量测方程组的叠加方程；所述基于ＳＣＡＤＡ多时段数据的第ｔ个时段状态变量ｘ＿ＳＣＡＤＡ如下式：ｘ＿ＳＣＡＤＡ＝［Ｉ′↓［１ｔ］，Ｉ′↓［２ｔ］，Ｉ′↓［３ｔ］，θ′↓［１ｔ］，θ′↓［２ｔ］，θ′↓［３ｔ］，Ｕ↓［ｃｔ］，ｘ↓［１］，ｘ↓［２］，ｘ↓［３］］基于ＳＣＡＤＡ多时段数据的所述单时段量测方程组包括如下Ⅰ’、Ⅱ’、Ⅲ’三组方程，Ⅰ’、高中低三个变压器绕组三侧并列的线电流幅值约束方程，每侧的线电流幅值约束方程均为：＊↓［ｉｔ］＝Ｉ↓［ｉｔ］′Ⅱ’、所述中性点（ｃ）注...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊，余娟，卢建刚，李钦，颜伟，李世明，
申请(专利权)人：重庆大学，广东电网公司，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]