[发明专利]一种输电线路分布参数的辨识方法

权利要求书

1.一种输电线路分布参数的辨识方法，它包括有如下的步骤：

（1）、采集发生外部故障输电线路首末两端的电信号瞬时值：

在T（m-1）时间段内，每隔T时间，实时采集输电线路首端的三相电流瞬时信号序列值和三相电压瞬时信号序列值，即：

A相首端电流瞬时信号序列值是：i_MA（t₁）,i_MA（t₂）,…i_MA（t_m）；

B相首端电流瞬时信号序列值是：i_MB（t₁）,i_MB（t₂）,…i_MB（t_m）；

C相首端电流瞬时信号序列值是：i_MC（t₁）,i_MC（t₂）,…i_MC（t_m）；

A相首端电压瞬时信号序列值是：u_MA（t₁）,u_MA（t₂）,…u_MA（t_m）；

B相首端电压瞬时信号序列值是：u_MB（t₁）,u_MB（t₂）,…u_MB（t_m）；

C相首端电压瞬时信号序列值是：u_MC（t₁）,u_MC（t₂）,…u_MC（t_m）；

同时，在T（m-1）时间段内，每隔T时间，实时采集输电线路末端的三相电流瞬时信号序列值和三相电压瞬时信号序列值，即：

A相末端电流瞬时信号序列值是：i_NA（t₁）,i_NA（t₂）,…i_NA（t_m）；

B相末端电流瞬时信号序列值是：i_NB（t₁）,i_NB（t₂）,…i_NB（t_m）；

C相末端电流瞬时信号序列值是：i_NC（t₁）,i_NC（t₂）,…i_NC（t_m）；

A相末端电压瞬时信号序列值是：u_NA（t₁）,u_NA（t₂）,…u_NA（t_m）；

B相末端电压瞬时信号序列值是：u_NB（t₁）,u_NB（t₂）,…u_NB（t_m）；

C相末端电压瞬时信号序列值是：u_NC（t₁）,u_NC（t₂）,…u_NC（t_m）；

其中，5ms≤T≤10.05ms，m是采集电信号的总个数，t₁、t₂、…t_m分别表示各个采集电信号的时刻；

（2）、计算出正序分量和零序分量：

用步骤（1）获得的电信号序列值通过瞬变正弦信号序分量的获取方法分别算出各个时刻的正序分量和零序分量，即：

输电线路首端的电流正序分量是：i_M1（t₁）,i_M1（t₂）,…i_M1（t_m）；

输电线路首端的电流零序分量是：i_M0（t₁）,i_M0（t₂）,…i_M0（t_m）；

输电线路首端的电压正序分量是：u_M1（t₁）,u_M1（t₂）,…u_M1（t_m）；

输电线路首端的电压零序分量是：u_M0（t₁）,u_M0（t₂）,…u_M0（t_m）；

输电线路末端的电流正序分量是：i_N1（t₁）,i_N1（t₂）,…i_N1（t_m）；

输电线路末端的电流零序分量是：i_N0（t₁）,i_N0（t₂）,…i_N0（t_m）；

输电线路末端的电压正序分量是：u_N1（t₁）,u_N1（t₂）,…u_N1（t_m）；

输电线路末端的电压零序分量是：u_N0（t₁）,u_N0（t₂）,…u_N0（t_m）；

（3）、计算发生外部故障输电线路的正序分布参数，即电阻R1，电感L1，电容C1：

①、首先设定线路正序分布参数初始值为R_1C，L_1C，C_1C；

②、用下列公式计算出各个时刻的残差向量e_M=[e₁、e₂、…e_m]^T

en=uN1(tn)-uM1(tn)-R1cl2(iM1(tn)-iN1(tn))-L1cl2(iM1′(tn)-iN1′(tn))-B1(j,tn)+B2(j,tn)]]>

式中：

B1(tn)=Σj=1∞(l2)2j(1(2j)!Σi=0jCjiR1ciL1cj-iC1cjuN1(2j-i)(tn)-1(2j+1)!Σi=0j+1Cj+1iR1ciL1cj-i+1C1ckiM1(2j-i+1)(tn))]]>

B2(tn)=Σj=1∞(l2)2j+1(1(2j+1)!Σi=0j+1Cj+1iR1ciL1cj-i+1C1cjiN1(2j-i+1)(tn)-1(2j)!Σi=0jCjiR1ciL1cj-iC1cjuM1(2j-i)(tn))]]>

l是输电线路的长度；

j是计算单元的个数，可以取1→∞的正整数；

i是与j值紧密相关的总和循环值，为正整数；

n是正整数，取值为1→m

u_M1（t_n）是t_n时刻线路首端正序电压的瞬时值

u_N1（t_n）是t_n时刻线路末端正序电压的瞬时值

i_M1（t_n）是t_n时刻线路首端正序电流的瞬时值

i_N1（t_n）是t_n时刻线路末端正序电流的瞬时值

i_M1‘（t_n）是i_M1‘（t_n）的一阶求导值；

i_N1‘（t_n）是i_N1‘（t_n）的一阶求导值；

u_N1^(2j-i)（t_n）是u_N1（t_n）的2j-i阶求导值；

i_M1^(2j-i+1）（t_n）是i_M1（t_n）的2j-i+1阶求导值；

i_N1^(2j-i-1）（t_n）是i_N1（t_n）的2j-i-1阶求导值；

u_M1^(2j-i)（t）是u_M1（t）的2j-i阶求导值；

③、计算出总残差ε

ϵ=e12+e22+···em2]]>

将ε与所设定的残差阈值ε₀相比较：

当ε>ε₀时，计算正序分布参数的增量

ΔR1c=-[▿eR1MT▿eR1M]-1▿eR1MTeM]]>

ΔL1c=-[▿eL1MT▿eL1M]-1▿eL1MTeM]]>

ΔC1c=-[▿eC1MT▿eC1M]-1▿eC1MTeM]]>

其中

▿eR1M=[∂e1∂R1c,∂e2∂R1c,...,∂em∂R1c]T]]>

▿eL1M=[∂e1∂L1c,∂e2∂L1c,...,∂em∂L1c]T]]>

▿eC1M=[∂e1∂C1c,∂e2∂C1c,...,∂em∂C1c]T]]>

将R_1C+ΔR_1c、L_1C+ΔL_1c、C_1C+ΔC_1c分别作为新的正序分布参数R_1C、L_1C、C_1C，执行步骤（3）的第②步；

当ε<ε₀时，说明此时参入计算的正序分布参数R_1C、L_1C、C_1C就是发生外部故障输电线路的正序分布参数，即电阻R1＝R_1C，电感L1＝L_1C，电容C1＝C_1C；

（4）计算发生外部故障输电线路的零序分布参数，即电阻R0，电感L0，电容C0：

①、首先设定线路零序分布参数初始值为R_0C，L_0C，C_0C；

②、用下列公式计算出各个时刻的残差向量e’_M=[e’₁、e’₂、…e’_m]^T

e′n=uN0(tn)-uM0(tn)-R0cl2(iM0(tn)-iN0(tn))-L0cl2(iM0′(tn)-iN0′(tn))-B′1(j,tn)+B′2(j,tn)]]>

式中：

B′1(tn)=Σj=1∞(l2)2j(1(2j)!Σi=0jCjiR0ciL0cj-iC0cjuN0(2j-i)(tn)-1(2j+1)!Σi=0j+1Cj+1iR0iL0cj-i+1C0ckiM0(2j-i+1)(tn))]]>

B′2(tn)=Σj=1∞(l2)2j+1(1(2j+1)!Σi=0j+1Cj+1iR0ciL0cj-i+1C0cjiN1(2j-i+1)(tn)-1(2j)!Σi=0jCjiR0ciL0cj-iC0cjuM0(2j-i)(tn))]]>

l是输电线路的长度；

j是计算单元的个数，可以取1→∞的正整数；

i是与j值紧密相关的总和循环值，为正整数；

n是正整数，取值为1→m

u_M0（t_n）是t_n时刻线路首端零序电压的瞬时值

u_N0（t_n）是t_n时刻线路末端零序电压的瞬时值

i_M0（t_n）是t_n时刻线路首端零序电流的瞬时值

i_N0（t_n）是t_n时刻线路末端零序电流的瞬时值

i_M0‘（t_n）是i_M0‘（t_n）的一阶求导值；

i_N0‘（t_n）是i_N0‘（t_n）的一阶求导值；

u_N0^(2j-i)（t_n）是u_N0（t_n）的2j-i阶求导值；

i_M0^(2j-i+1）（t_n）是i_M0（t_n）的2j-i+1阶求导值；

i_N0^(2j-i-1）（t_n）是i_N0（t_n）的2j-i-1阶求导值；

u_M0^(2j-i)（t）是u_M0（t）的2j-i阶求导值；

③、计算出总残差ε

ϵ=e1′2+e2′2+···em′2]]>

将ε与所设定的残差阈值ε₀相比较：

当ε>ε₀时，计算零序分布参数的增量

ΔR0c=-[▿eR0MT▿eR0M]-1▿eR0MTe0M]]>

ΔL0c=-[▿eL0MT▿eL0M]-1▿eL0MTe0M]]>

ΔC0c=-[▿eC0MT▿eC0M]-1▿eC0MTe0M]]>

其中

▿eR0M=[∂e′1∂R0c,∂e′2∂R0c,...,∂e′m∂R0c]T]]>

▿eL0M=[∂e′1∂L0c,∂e′2∂L0c,...,∂e′m∂L0c]T]]>

▿eC0M=[∂e′1∂C0c,∂e′2∂C0c,...,∂e′m∂C0c]T]]>

将R_0C+ΔR_0c、L_0C+ΔL_0c、C_0C+ΔC_0c分别作为新的零序分布参数R_0C、L_0C、C_0C，执行步骤（4）的第②步；

当ε<ε₀时，说明此时参入计算的零序分布参数R_0C、L_0C、C_0C就是发生外部故障输电线路的零序分布参数，即电阻R0＝R_0C，电感L0＝L_0C，电容C0＝C_0C。