[发明专利]一种不良数据的前推回代追踪方法

摘要

本发明公开一种不良数据的前推回代追踪方法。通过拓扑搜索将原电网分解成主环网和辐射子网，并在主环网节点中功率不平衡量最小处进行解环，解环后再进行拓扑搜索将环网分解成辐射网和剩余环网，以此不断解环、拓扑搜索直到将原电网全部分解成辐射网，在此过程中形成电网的支路层次矩阵L及对应支路的首末端节点信息矩阵M。利用L和M矩阵进行功率、电压的前推回代计算，通过节点功率平衡、支路首末端功率平衡、支路首末端电压一致性判断辨识出电网量测数据、网络参数和开关状态中的不良数据以及不可观节点。基于IEEE39节点算例系统的仿真验证了该方法的有效性。

主权项

1.一种不良数据的前推回代追踪方法，其特征在于，包括以下步骤:1)输入基础数据并设置不良数据辨识阈值并设定电网不良数据的辨识判据：首先输入任一时间断面电网量测数据和网络结构及参数信息，设置节点功率平衡判断阈值ε1＝0.06；支路首末端功率残差合格判断阈值ε2＝0.048；支路首末端电压残差合格判断阈值ε3＝0.024；容抗器无功残差百分数的合格判断阈值γs＝0.025；设定电网不良数据的辨识判据：1‑1)线路线路首端功率、电压估计值计算公式如式(1)、(2)，由式(3)、(4)判断功率和电压残差是否合格；当首端计算功率残差合格且计算电压残差合格，则首末端功率和电压以及线路参数正确；当首端计算功率残差合格而计算电压残差不合格，则首端电压错误；当首端计算功率残差不合格而计算电压残差合格，则首端功率错误；当首端计算功率残差不合格且计算电压残差不合格，则首末端功率和电压以及线路参数可疑；功率：电压：式中：S₂为线路末端复功率、U₂为线路末端电压量测幅值；Z_T为线路阻抗、Y为线路对地电纳；为线路首端功率估计值、为线路首端电压估计值；其上标“*”代表对复数求共轭、U₁为线路首端电压量测幅值、S₂'为计算过程中间量；功率、电压残差合格判断标准：1‑1‑1)功率残差合格判断：由式(1)计算出该支路首端功率估计值，通过检测该支路首端功率估计值与其量测值之差是否小于阈值ε2：式中，为节点i到节点j的有功功率估计值；为节点i到节点j的无功功率估计值；P_ij为节点i到节点j的有功功率量测值；Q_ij为节点i到节点j的无功功率量测值；节点i和节点j为电网中任意支路两端节点；1‑1‑2)电压残差合格判断：由式(2)计算出该支路首节点电压估计值，通过检测该支路首节点电压估计值与其量测值之差是否小于阈值ε3：式中：U_i为节点i电压量测值，为节点i电压估计值；1‑2)双绕组变压器基于低压侧功率和电压计算高压侧功率和电压，如式(5)、(6)，当高压侧计算功率残差合格且计算电压残差合格，则高低压侧功率和电压以及变压器阻抗参数、变比正确；当高压侧计算功率残差合格而计算电压残差不合格，则高压侧电压和变压器变比可疑；当高压侧计算功率残差不合格而计算电压残差合格，则高压侧功率错误；当高压侧计算功率残差不合格且计算电压残差不合格，则高低压侧功率和电压以及变压器阻抗参数、变比可疑；反之，基于高压侧功率和电压量测推算低压侧时，如式(7)、(8)，由于低压侧计算功率和电压都跟变压器变比有关，故当低压侧计算功率残差合格而计算电压残差不合格，则仅低压侧电压错误；其他判据相同；高压侧计算功率：高压侧计算电压：低压侧计算功率：低压侧计算电压：式中：WS1为双绕组变压器高压侧复功率WU1为双绕组变压器高压侧电压量测幅值WS2为双绕组变压器低压侧复功率WU2为双绕组变压器低压侧电压量测幅值WZT为双绕组变压器阻抗k为双绕组变压器变比；为双绕组变压器高压侧功率估计值为双绕组变压器高压侧电压估计值为双绕组变压器低压侧功率估计值为双绕组变压器低压侧电压估计值1‑3)三绕组变压器基于高中低三侧的功率和电压计算中性点功率和电压；若中性点处计算功率满足节点平衡关系(式12)且三侧计算电压都一致，则高中低压侧功率和电压以及变压器三侧阻抗参数和变比正确；若中性点处计算功率不满足节点功率平衡关系而中性点处高中压侧计算电压一致，则三绕组变压器高中压侧功率和电压以及阻抗参数、变比正确，低压侧功率和电压以及阻抗参数、变比可疑，同理，若高中、中低压侧计算电压一致，则相应侧量测值和参数正确，剩余侧的量测值和参数可疑；若中性点处计算功率不满足节点平衡关系且三侧计算电压两两不一致，则高中低压侧功率和电压以及变压器三侧阻抗参数和变比可疑；三绕组变压器中性点处功率、电压的计算公式如式(9)、(10)、(11)；高压侧推算到中性点处功率、电压：中压侧推算到中性点处功率、电压：低压侧推算到中性点处功率、电压：式中：TS1为三绕组变压器高压侧复功率TU1为三绕组变压器高压侧电压量测幅值TS2为三绕组变压器中压侧复功率TU2为三绕组变压器中压侧电压量测幅值TS3为三绕组变压器低压侧复功率TU3为三绕组变压器低压侧电压量测幅值；ZT1为三绕组变压器高压侧阻抗ZT2为三绕组变压器中压侧阻抗ZT3为三绕组变压器低压侧阻抗k1为三绕组变压器高压侧变比k2为三绕组变压器中压侧变比k3为三绕组变压器低压侧变比为三绕组变压器高压侧推算到中性点处的功率估计值；为三绕组变压器高压侧推算到中性点处的电压估计值；为三绕组变压器中压侧推算到中性点处的功率估计值；为三绕组变压器中压侧推算到中性点处的电压估计值；为三绕组变压器低压侧推算到中性点处的功率估计值；为三绕组变压器低压侧推算到中性点处的电压估计值；节点功率平衡判断：判断与节点相连的所有支路功率之和是否小于阈值ε1；为节点i到节点j的有功功率估计值；为节点i到节点j的无功功率估计值；φi为与节点i相连的支路对端节点集合；节点i和节点j为电网中任意支路两端节点；1‑4)容抗器容抗器标称额定电压为UN、额定容量为SN；实际量测数据中，容抗器的无功功率为Qact、电压幅值为Uact；容抗器量实际电纳Bact：容抗器在额定电压下的功率SNact：计算容抗器无功残差百分数：当γs＜2.5％，认为容抗器参数合格，当γs≥2.5％，认为容抗器参数不合格；2)网络拓扑分析通过拓扑搜索将原电网分解成主环网和辐射子网，并在主环网节点中功率不平衡量最小处进行解环，解环后再进行拓扑搜索将环网分解成辐射网和剩余环网，以此不断解环、拓扑搜索直到将原电网全部分解成辐射网，在此过程中形成电网的支路层次矩阵L及对应支路的首末端节点信息矩阵M；3)前推回代追踪方法通过步骤2)拓扑分析，实现环网与辐射网的分层解耦，并逐步将环网分解成若干辐射网，形成支路层次矩阵L及对应支路的首末端节点信息矩阵M；在此基础上，进行不良数据的前推回代追踪辨识：3‑1)前推追踪过程利用支路层次矩阵L及对应支路的首末端节点信息矩阵M，从电网的最末层开始逐层向上追踪；3‑1‑1)、首先由公式(12)判断末端节点功率是否平衡，若平衡，标记与该节点相关量测正确，若不平衡，则标记量测可疑，令式(12)中ε1＝0，≤取＝，计算出上层支路末端量测估计值；3‑1‑2)、由公式(1)、(5)计算支路首端功率估计值，由公式(3)判断支路首末端功率是否平衡，若平衡，则标记支路首末端量测，末端节点电压，支路参数正确；若不平衡则标记这些量测可疑，并记录支路首端功率估计值；3‑1‑3)、由公式(2)、(6)计算首节点电压估计值，由式(4)判断首末端电压是否一致，若一致则标记支路首末端电压、支路参数、变压器变比正确；若不一致，则标记这些数据可疑并计算首节点电压估计值；3‑2)回代追踪过程3‑2‑1)对前推时支路首末端功率不平衡情况，由公式(1)、(7)计算支路末端功率估计值，由公式(3)判断支路首末端功率是否平衡，若平衡，则标记支路首末端量测，首端节点电压，线路参数为正确；若不平衡则标记这些数据可疑；3‑2‑2)对支路末端功率无量测情况，由公式(1)、(7)计算支路末端功率估计值，由该估计值和其他支路量测值或估计值按式(12)判断末节点功率是否平衡；若平衡，标记与该节点相关量测正确，若不平衡，则标记量测可疑；若此时末节点仍有两条及以上无量测值且无估计值，则该节点不可观；由公式(2)、(8)计算末节点电压估计值，由式(4)判断首末端电压是否一致，若一致则标记支路首末端电压、线路参数、变压器变比正确；若不一致，则标记这些数据可疑。