[发明专利]一种基于参数偏差灵敏度的电网设备参数识别与估计方法

摘要

本发明提供一种基于参数偏差灵敏度的电网设备参数识别与估计方法，包括以下步骤获取电网实时量测数据和电网设备参数；建立考虑电网设备参数偏差的加权最小二乘法模型；对电网设备参数进行辨识和估计；根据多个时间断面的电网设备参数估计值，求取其平均值。本发明利用状态估计和参数估计交替修正的方法，考虑了电网设备参数误差对最小二乘法模型目标函数的影响，基于多个时间断面的多次计算，求取电网设备参数估计结果的平均值，提高参数估计结果的准确性。

主权项

一种基于参数偏差灵敏度的电网设备参数识别与估计方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1：获取电网实时量测数据和电网设备参数；步骤2：建立考虑电网设备参数偏差的加权最小二乘法模型；步骤3：对电网设备参数进行辨识和估计；步骤4：根据多个时间断面的电网设备参数估计值，求取其平均值；所述步骤2包括以下步骤：步骤2‑1：建立电力系统的状态估计量测方程；步骤2‑2：考虑电网设备参数偏差的加权最小二乘法模型；所述步骤2‑1中，根据获取的电网实时量测数据和电网设备参数，建立如下电力系统的状态估计量测方程：z＝h(x,ε)+v其中，z为电网实时量测数据；x为电网状态变量，包括计算母线电压幅值和相角；ε为电网设备参数偏差，其为电网设备参数理想值pt与获取的电网设备参数实际值p的偏差，即ε＝pt‑p，ε越小，表明电网设备参数估计越准确；v为电网实时量测数据误差；h(x,ε)是极坐标系下的电力系统网络方程，具体有：Pi=Σj=1NViVj((Gij+ΔGij)cosθij+(Bij+ΔBij)sinθij)]]>Qi=Σj=1NViVj((Gij+ΔGij)sinθij-(Bij+ΔBij)cosθij)]]>Pij＝Vi2(g+Δg)‑ViVj(g+Δg)cosθij‑ViVj(b+Δb)sinθijQij＝‑Vi2(b+Δb+yc+Δyc)‑ViVj(g+Δg)sinθij+ViVj(b+Δb)cosθij其中，Pi和Qi分别为计算母线i的注入有功功率和注入无功功率；Pij和Qij分别为电网支路的实时量测有功功率和实时量测无功功率；N为计算母线的总数；Vi和Vj分别为电网支路两端计算母线i和计算母线j的电压幅值，θij为电网支路首末段相角差，有θij＝θi‑θj；i＝j时，Gij和Bij分别为计算母线i的自电导和自电纳；i≠j时，Gij和Bij分别为计算母线i和计算母线j之间的互电导和互电纳，g、b和yc分别为电网支路的电导、电纳和对地电容；ΔGij、ΔBij、Δg、Δb和Δyc是与ε相关的参数偏差；所述步骤2‑2的电网设备参数偏差的加权最小二乘模型中，目标函数表示为：min J＝[z‑h(x,ε)]TR‑1[z‑h(x,ε)]+εTε其中，J为目标函数值，R‑1是与电网实时量测数据的量测误差相关的权重矩阵，其为对角矩阵，第l个对角元素为σl为量测误差标准差；使目标函数值J达到最小时的x和ε即为要求得的电网状态变量和电网设备参数偏差，于是，对x和ε分别求导，有：∂J∂x=-2HxTR-1v=0∂J∂ϵ=-2HϵTR-1v+2ϵ=0]]>其中，v＝z‑h(x,ε)＝z‑h(x0,ε0)‑HxΔx；Δx为电网状态变量误差，且Δx＝x‑x0，x0为初始电网状态变量；ε0为初始电网设备参数偏差；Hx为电力系统量测对电网状态变量的雅克比矩阵，Hε为电力系统量测对电网设备参数偏差的雅克比矩阵，于是，Δx和ε分别表示为：Δx=(HxTR-1Hx)-1HxTR-1(z-h(x,ϵ))ϵ=HϵTR-1v=HϵTR-1(z-h(x,ϵ))]]>其中，v为电网实时量测数据误差；所述步骤3中，采用内外双层迭代法对电网设备参数进行辨识和估计，其中内层迭代为电网状态变量估计迭代，外层迭代为电网设备参数偏差估计迭代；所述步骤3具体包括以下步骤：步骤3‑1：设第m‑1次内层迭代的电网状态变量为x(m‑1)，第n‑1次外层迭代的电网设备参数偏差为ε(n‑1)；步骤3‑2：根据下式得到第m次迭代的电网状态变量修正值Δx(m)，有：Δx(m)=(HxTR-1Hx)-1HxTR-1(z-h(x(m-1),ϵ(n-1)))]]>则第m次迭代后的电网状态变量为x(m)＝x(m‑1)+Δx(m)；步骤3‑3：若则使迭代次数m＝m+1，重复执行步骤3‑2；若则执行步骤3‑4；其中w表示电网状态变量中的元素序号，β1是按精度要求选择的内层迭代收敛阈值；步骤3‑4：按照下式计算电网设备参数偏差ε(n)，有：ϵ(n)=HϵTR-1v=HϵTR-1(z-h(x(m),ϵ(n-1)))]]>为了防止电网设备参数偏差过大导致的计算不准确，对电网设备参数偏差ε(n)乘以小于1的修正因子s，电网设备参数实际值p修正为p(n)＝p(n‑1)+sε(n)；步骤3‑5：若|ε(n)|＞β2，则使迭代次数n＝n+1，返回步骤3‑2；若|ε(n)|＜β2，则此时ε(n)即为可疑电网设备参数偏差值，电网设备参数估计值为p(n)＝p(n‑1)+ε(n)，其中β2是按精度要求选择的外层迭代收敛域值。