[发明专利]一种T形连接电力线路的参数估计方法

摘要

一种T形连接电力线路的参数估计方法，属于电力系统线路参数辨识与估计技术领域。本发明利用计算机和T形连接线路三端的数据采集装置，通过程序，首先输入T形连接线路多个负荷水平下多个时段的SCADA量测数据，然后求解加权最小二乘估计模型得到T形连接线路参数在一个负荷水平下的估计值，即估计值的一个样本，再计算多个估计值样本的均值，利用样本方差系数作为参数估计精度的收敛判据，最后得到T形连接线路参数的估计值。本发明方法能有效估计T形连接线路的参数，并具有方法简单，计算速度快，估计精度高，数值稳定性好，工程实用性强，便于推广应用等特点。本发明可广泛应用于任何安装有数据采集装置的T形连接电力线路的参数估计。

主权项

1.一种T形连接电力线路的参数估计方法，利用计算机和T形连接线路三端的数据采集装置，通过程序对T形连接线路的参数进行估计，其特征在于其具体的方法步骤如下：(1)  输入基础数据首先输入待估计T形连接线路的基础数据、参数估计计算精度ε及时段数n，要求n≥3；所述的T形连接线路的基础数据为：T形连接线路单位长度电阻r的上限r_max和下限r_min，单位长度电抗x的上限x_max和下限x_min，单位长度电纳b的上限b_max和下限b_min，T形连接线路三条支路长度的上限l_1max、l_2max、l_3max和下限l_1min、l_2min、l_3min，电压量测、有功功率及无功功率量测的权重系数W_u，W_p和W_q，以及T形连接线路三端多个时段的SCADA量测数据，即T形连接线路三端节点的电压幅值、三条支路首端的有功功率和无功功率；(2) 初始化循环变量第(1)步完成后，初始化循环变量h，令h=1；循环过程中，h代表不同的负荷水平，计算得到T形连接线路参数在一个负荷水平下的估计值后，即得到估计值的一个样本后，循环变量h增加1，即令h=h+1，继续计算T形连接线路参数在下一个负荷水平下的估计值，如此循环，直至满足参数估计的计算精度要求为止； (3) 读入第h个负荷水平下n个时段的SCADA量测数据第(2)步完成后，读入第h个负荷水平下T形连接线路三端n个时段的SCADA量测数据，即T形连接线路三端节点i、节点j和节点k电压幅值的量测值U_i¹，U_i²，…，U_iⁿ，U_j¹，U_j²，…，U_jⁿ，U_k¹，U_k²，…，U_kⁿ，三条支路首端的有功功率P_io¹，P_io²，…P_ioⁿ，P_jo¹，P_jo²，…，P_joⁿ，P_ko¹，P_ko²，…，P_koⁿ，以及三条支路首端的无功功率Q_io¹，Q_io²，…Q_ioⁿ，Q_jo¹，Q_jo²，…，Q_joⁿ，Q_ko¹，Q_ko²，…，Q_koⁿ； (4) 计算T形连接线路单位长度参数估计值的第h个样本第(3)步完成后，按下式建立T形连接线路参数的加权最小二乘估计模型：(1)(2)式中：x=[v_i, v_j, v_k, v-₀,θ_i,θ_j,θ_k, r^(h), x^(h), b^(h), l₁^(h), l₂^(h), l₃^(h)]为估计模型的变量，其中，v_i, v_j, v_k分别为T形连接线路三个端节点的电压幅值，v-_o为T形连接点的电压幅值，θ_i,θ_j,θ_k分别为三个端节点相对于T节点的电压相角；r^(h), x^(h), b^(h)为T形连接线路单位长度电阻、电抗及电纳估计值的第h个样本；l₁^(h), l₂^(h), l₃^(h)为T形连接线路三条支路长度估计值的第h个样本；W_u，W_p和W_q分别为电压量测、支路有功功率及无功功率量测量的权重系数，r_max和r_min为单位长度电阻的上限和下限；x_max和x_min为单位长度电抗的上限和下限；l_1max，l_2max和l_3max分别为三条支路长度的上限；l_1min，l_2min和l_3min分别为三条支路长度的下限；U_i^m, U_j^m和U_k^m分别为第m个时段T形连接线路三端节点i，节点j和节点k的电压幅值的量测值，P_io^m, P_jo^m和P_ko^m分别为第m个时段T形连接线路三条支路首端有功功率的量测值，Q_io^m, Q_jo^m和 Q_ko^m分别为第m个时段T形连接线路三条支路首端无功功率的量测值；和分别为T形连接线路三条支路首端有功功率的估计值，和分别为T形连接线路三条支路首端无功功率的估计值，和分别为T形连接线路三条支路末端有功功率的估计值，和分别为T形连接线路三条支路末端无功功率的估计值，这些功率估计值的表达式如下：(3)(4)式中：g₁^(h), g₂^(h)和g₃^(h)分别为T形连接线路三条支路的串联电导，b₁^(h), b₂^(h)和b₃^(h)分别为T形连接线路三条支路的串联电纳，y₁^(h), y₂^(h)和y₃^(h)分别为T形连接线路三条支路的对地电纳，其表达式为：(5)求解式(1)-(5)所示的T形连接线路参数的加权最小二乘估计模型，得到T形连接线路单位长度参数估计值的第h个样本，即单位长度电阻、电抗和电纳估计值的第h个样本r^(h), x^(h)和b^(h)，以及三条支路长度估计值的第h个样本l₁^(h), l₂^(h)和 l₃^(h)； (5) 计算T形连接线路全长参数估计值的第h个样本第(4)步完成后，按下式计算T形连接线路三条支路全长参数估计值的第h个样本：(6)式中：R₁^(h), R₂^(h)和R₃^(h)分别为T形连接线路三条支路电阻估计值的第h个样本，X₁^(h), X₂^(h)和X₃^(h)分别为T形连接线路三条支路电抗估计值的第h个样本，B₁^(h), B₂^(h)和B₃^(h)分别为T形连接线路三条支路电纳估计值的第h个样本；(6) 校验参数估计值的精度第(5)步完成后，校验T形连接线路参数估计值的计算精度，具体步骤如下：首先计算前N个估计值样本的均值，计算公式为：(7)式中：和分别为T形连接线路三条支路电阻估计值的均值，和分别为T形连接线路三条支路电抗估计值的均值，和分别为T形连接线路三条支路电纳估计值的均值；然后计算线路参数估计值均值的方差系数，计算公式如下：(8)(9)式中：η_R1,η_R2和η_R3分别为和的方差系数，η_X1,η_X2和η_X3分别为和的方差系数，η_B1,η_B2和η_B3分别为和的方差系数，η为前述方差系数的最大值；最后校验方差系数η：当η小于第(1)步输入的参数估计计算精度ε时，则第(6)步由公式(7)计算出的和即为三条支路电阻的估计值，和即为三条支路电抗的估计值，和即为三条支路电纳的估计值；否则，返回第(3)步，继续读入第h+1个负荷水平下n个时段的SCADA数据，计算T形连接线路参数估计值的第h+1个样本和方差系数，如此循环，直至η小于计算精度ε为止，第(6)步公式(7)的计算结果即为T形连接线路参数的估计值；(7) 输出T形连接线路的参数估计值第(6)步完成后，输出第(6)步公式(7)的计算结果，即输出T形连接线路的参数估计值。