基于無功不平衡量的scada數(shù)據(jù)有效性評(píng)估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及不良數(shù)據(jù)辨識(shí)和檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于無功不平衡量的 SCADA(監(jiān)測控制和數(shù)據(jù)采集，Supervisory Control and Data Acquisition)量測數(shù)據(jù)的 有效性評(píng)估方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平的提高，監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（Supervisory Control And Data Acquisition, SCADA)在電網(wǎng)中發(fā)揮著越來越重要的作用。SCADA量測數(shù) 據(jù)的準(zhǔn)確性直接影響到電網(wǎng)的狀態(tài)估計(jì)、參數(shù)辨識(shí)、在線負(fù)荷預(yù)測等的精確性。因此，SCADA 數(shù)據(jù)在電網(wǎng)中發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著對電網(wǎng)量測精度的提高，帶有相角量測量的 WAMS系統(tǒng)量測裝置快速發(fā)展起來。由于PMU量測裝置價(jià)格昂貴，僅僅安裝在500kV以上以 及重要出線處，因此SCADA量測數(shù)據(jù)仍然在電網(wǎng)的調(diào)度中發(fā)揮著重要作用，評(píng)估其量測數(shù) 據(jù)的有效性有非常大的實(shí)用價(jià)值。
[0003] 然而，SCADA數(shù)據(jù)獲取過程中，由于測量與傳送系統(tǒng)受到較大的隨機(jī)干擾；測量與 傳送系統(tǒng)出現(xiàn)的偶然故障；系統(tǒng)正常操作或大干擾引起的過渡過程等影響了量測數(shù)據(jù)的準(zhǔn) 確性。量測數(shù)據(jù)的誤差，會(huì)導(dǎo)致潮流分析不收斂等情況。因此，我們需要分析量測數(shù)據(jù)的有 效性，剔除有效性較差的數(shù)據(jù)。
[0004] 為評(píng)判量測數(shù)據(jù)的有效性，現(xiàn)國內(nèi)外已經(jīng)有了大量的分析研究?，F(xiàn)有技術(shù)中提出 運(yùn)用新息圖法進(jìn)行數(shù)據(jù)有效性評(píng)估的方法，該方法基于具有物理意義的量測數(shù)據(jù)，并利用 基本的電路理論，達(dá)到評(píng)估量測數(shù)據(jù)有效性的目的。但是該方法比較復(fù)雜，只能運(yùn)用于仿 真數(shù)據(jù)中，不具有實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中還提出了運(yùn)用PMU與SCADA量測數(shù)據(jù)對量測數(shù)據(jù)的有效性進(jìn)行評(píng)估， 然而該方法對于未裝設(shè)PMU量測裝置的出線來說，并不適用。因此，此方法不具有工程應(yīng)用 的普遍性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提出了一種基于無功不平衡量的SCADA數(shù) 據(jù)有效性評(píng)估方法，該方法以量測數(shù)據(jù)的無功功率為評(píng)判指標(biāo)，對量測數(shù)據(jù)的有效性評(píng)估 準(zhǔn)確，可準(zhǔn)確找出量測數(shù)據(jù)中有效性差的數(shù)據(jù)，并將有效性較差的數(shù)據(jù)快速剔除。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種基于無功不平衡量的SCADA數(shù)據(jù)有效性評(píng)估方法，包括：
[0009] (1)采集需要進(jìn)行數(shù)據(jù)有效性評(píng)估的輸電線路的電抗X、輸電線路I側(cè)的對地電納 B1、輸電線路II側(cè)的對地電納B2;
[0010] (2)采集需要進(jìn)行數(shù)據(jù)有效性評(píng)估的輸電線路兩端SCADA量測數(shù)據(jù)；所述量測數(shù) 據(jù)包括：輸電線路的有功功率、無功功率、電壓幅值和電流幅值；電流和功率的參考方向均 以流入線路的方向?yàn)檎较颍?br>[0011] (3)對線路兩端的量測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理：將線路兩端的量測數(shù)據(jù)中的各個(gè)量測量 轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一單位的單相數(shù)據(jù)；
[0012] (4)根據(jù)步驟⑴和步驟⑵中采集得到的輸電線路相關(guān)數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行線路兩端 無功不平衡量的計(jì)算；
[0013] (5)計(jì)算步驟（4)中分別得到的線路兩端無功不平衡量的絕對差值和相對差值；
[0014] (6)設(shè)定輸電線路有效數(shù)據(jù)的門檻值λτ，根據(jù)計(jì)算得到的線路兩端無功不平衡量 的相對差值，判斷所述輸電線路每個(gè)時(shí)段SCADA數(shù)據(jù)的有效性；
[0015] (7)統(tǒng)計(jì)設(shè)定時(shí)間段內(nèi)的輸電線路SCADA量測數(shù)據(jù)中有效數(shù)據(jù)的比例，通過所得 比例判斷輸電線路兩端量測設(shè)備量測的精確程度。
[0016] 所述步驟（4)中，根據(jù)步驟（2)中采集到的線路SCADA量測數(shù)據(jù)計(jì)算線路兩端無 功不平衡量的方法具體為：
[0017] Qln= Q !+Q2;
[0018] 其中，Qlni為k時(shí)段線路兩端的無功不平衡功率的量測量，Q k時(shí)段線路I側(cè)的 無功功率量測量，92為k時(shí)段線路II側(cè)無功功率的量測量。
[0019] 所述步驟（4)中，根據(jù)步驟（1)中采集到的線路實(shí)際數(shù)據(jù)計(jì)算線路兩端無功不平 衡量的方法具體為：
[0020]
[0021] 其中，Q1。為k時(shí)段線路兩端無功不平衡功率的計(jì)算量；I 12為流過線路阻抗的的電 流，U1Sk個(gè)時(shí)段線路I側(cè)的量測電壓幅值，U#k個(gè)時(shí)段線路II側(cè)的量測電壓幅值，I 1 為k個(gè)時(shí)段線路I側(cè)的量測電流幅值，I2Sk個(gè)時(shí)段線路II側(cè)的量測電流幅值，X為線路 電抗，B1為線路I側(cè)的對地電納，B 2為線路II側(cè)的對地電納。
[0022] 所述步驟（5)中，計(jì)算步驟（4)中分別得到的線路兩端無功不平衡量的絕對差值 的方法為：
[0023] AQ1= IQln-Q1J ；
[0024] 其中，Δ Q1為k時(shí)段線路兩端無功不平衡功率的絕對差值；Q 1ηι為k時(shí)段線路兩端 的無功不平衡功率的量測量，Q1。為k時(shí)段線路兩端無功不平衡功率的計(jì)算量。
[0025] 所述步驟（5)中，計(jì)算步驟（4)中分別得到的線路兩端無功不平衡量的相對差值 的方法為：
[0026]
[0027] 其中，Etj為評(píng)判量測數(shù)據(jù)有效性的無功功率指標(biāo)，Q 1ηι為k時(shí)段線路兩端的無功不 平衡功率的量測量，Q1。為k時(shí)段線路兩端無功不平衡功率的計(jì)算量。
[0028] 所述步驟（6)中，
[0029] 如果得到的某時(shí)段線路兩端無功不平衡量的相對差值大于設(shè)定的門檻值λ τ，則 判斷該時(shí)段輸電線路SCADA量測數(shù)據(jù)的有效性差，對該時(shí)段的量測數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除；
[0030] 如果得到的線路兩端無功不平衡量的相對差值小于設(shè)定的門檻值，λ#』判斷輸 電線路SCADA量測數(shù)據(jù)的有效性高；
[0031] 所述步驟（7)中，統(tǒng)計(jì)設(shè)定時(shí)間段內(nèi)的輸電線路SCADA量測數(shù)據(jù)中有效數(shù)據(jù)的比 例的方法為：
[0032]
[0033] 其中，η為k時(shí)段量測數(shù)據(jù)的有效數(shù)據(jù)比例；η為k時(shí)段有效性較差的量測數(shù)據(jù)個(gè) 數(shù)，k為線路兩端量測數(shù)據(jù)的時(shí)段數(shù)。
[0034] 若該比例低于50%，則說明該線路兩端量測設(shè)備量測精準(zhǔn)度較低，可進(jìn)行進(jìn)一步 研究，考慮是否進(jìn)行更換。
[0035] 本發(fā)明的有益效果是：
[0036] 本發(fā)明方法以量測數(shù)據(jù)的無功功率為評(píng)判指標(biāo)，對量測數(shù)據(jù)的有效性評(píng)估準(zhǔn)確， 可準(zhǔn)確找出量測數(shù)據(jù)中有效性差的數(shù)據(jù)，并將有效性較差的數(shù)據(jù)快速剔除。該方法針對于 SCADA量測數(shù)據(jù)，應(yīng)用范圍廣泛。另外，該方法簡單易于操作，可應(yīng)用于實(shí)際工程中，可為調(diào) 度人員提供量測數(shù)據(jù)質(zhì)量的評(píng)估方法，提高了潮流計(jì)算、狀態(tài)估計(jì)等的準(zhǔn)確性。
[0037] 使用無功不平衡量作為SCADA數(shù)據(jù)有效性評(píng)估的切入點(diǎn)，不需要建立復(fù)雜的節(jié)點(diǎn) 關(guān)聯(lián)矩陣，方法簡單，執(zhí)行速度快。能夠進(jìn)行SCADA量測數(shù)據(jù)有效性的判別，評(píng)估準(zhǔn)確。
[0038] 與現(xiàn)有基于PMU量測數(shù)據(jù)的量測誤差分析方法相比，該方法可應(yīng)用于SCADA量測 數(shù)據(jù)，應(yīng)用范圍更廣，工程適用性強(qiáng)。
[0039] 由【具體實(shí)施方式】來看，該發(fā)明可應(yīng)用于實(shí)際工程中，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。在實(shí)踐 中，為掌握電力系統(tǒng)量測數(shù)據(jù)質(zhì)量、進(jìn)行潮流計(jì)算等提供參考。
[0040] 本發(fā)明可應(yīng)用于線路兩端裝設(shè)有量測裝置的量測數(shù)據(jù)有效性評(píng)估。尤其適用于兩 端裝設(shè)了 SCADA量測裝置的量測數(shù)據(jù)有效性評(píng)估。
【附圖說明】
[0041] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例輸電線路等值模型示意圖；
[0042] 圖2是本發(fā)明方法流程圖；
[0043] 圖3是本發(fā)明實(shí)測數(shù)據(jù)某一時(shí)間段量測損耗與計(jì)算損耗比較圖；
[0044] 圖4是本發(fā)明仿真數(shù)據(jù)某一時(shí)間段量測損耗與計(jì)算損耗比較圖。
【具體實(shí)施方式】：
[0045] 下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明：
[0046] -種基于無功不平衡量的SCADA數(shù)據(jù)有效性評(píng)估方法。利用線路兩端的電壓幅 值、電流幅值、無功功率以及線路的相關(guān)參數(shù)，以達(dá)到評(píng)判線路兩端SCADA數(shù)據(jù)的有效性問 題。本方法通過編寫程序，根據(jù)線路兩端的電壓幅值、電流幅值、線路的阻抗以及對地電納 參數(shù)（假設(shè)此電氣量準(zhǔn)確），計(jì)算得到線路兩端的無功不平衡量。根據(jù)兩端的SCADA量測數(shù) 據(jù)的無功功率也可以得到無功不平衡量。在理想情況下，計(jì)算得到的無功不平衡量與量測 得到的無功不平衡量近似相等，當(dāng)兩者之間差值較大時(shí)，則說明此時(shí)段的SCADA數(shù)據(jù)有效 性偏低。
[0047] 具體包括以下步驟：
[0048] (1)輸電線路等值模型如圖1所示，通過具體的電壓電流測量設(shè)備采集輸電線路 的相關(guān)參數(shù)。輸入線路的相關(guān)參數(shù)包括：線路的電抗X和線路I側(cè)的對地電納B1，線路II 側(cè)的對地電納B2。
[0049] (2)通過數(shù)據(jù)接口采集需要進(jìn)行數(shù)據(jù)有效性評(píng)估的線路兩端SCADA量測數(shù)據(jù)。量 測數(shù)據(jù)包括：有功功率、無功功率、電壓幅值、電流幅值。電流和功率的參考方向均以流入線 路的方向?yàn)檎较颉?br>[0050] (3)對線路兩端的量測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。將線路兩端的量測數(shù)據(jù)中的各個(gè)量測量 轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一單位的相數(shù)據(jù)或者線數(shù)據(jù)。
[0051] (4)進(jìn)行線路兩端無功不平衡量差值的計(jì)算。具體步驟為：
[0052] 1)根據(jù)線路兩端的SCADA量測數(shù)據(jù)的無功功率的量測量，求取線路兩端無功不平 衡功率。求取方程為
[0053] Qln= Q !+Q2 (1)
[0054] 其中Qlm為k時(shí)段線路兩端的無功不平衡功率的量測量，Ql為k時(shí)段線路I側(cè)的 無功功率量測量，Q2為k時(shí)段線路II側(cè)無功功率的量測量。
[0055] 2)在1)完成之后，計(jì)算線路兩端無功不平衡量的計(jì)算量。計(jì)算公式為：
[0056]
(Z)
[0057] 根據(jù)附圖1，式中，Q1。為k時(shí)段線路兩端無功不平衡功率的計(jì)算量。I 12為流過線 路阻抗的的電流，U1S k個(gè)時(shí)段線路I側(cè)的量測電壓幅值，U 2為k個(gè)時(shí)段線路II側(cè)的量測 電壓幅值，1:為k個(gè)時(shí)段線路I側(cè)的量測電流幅值，I 2為k個(gè)時(shí)段線路II側(cè)的量測電流幅 值，X為線路電抗，B1為線路I側(cè)的對地電納，B 2為線路II側(cè)的對地電納。
[0058] 3)在2)完成之后，求取線路兩端無功不平衡功率差值的絕對值，即為絕對差值。 計(jì)算公式為：
[0059] AQ1= IQln-Q1J (3)
[0060] 式中，△ Q1S k時(shí)段線路兩端無功不平衡功率的絕對差值。Q 1ηι為k時(shí)段線路兩端 的無功不平衡功率的量測量，Q1。為k時(shí)段線路兩端無功不平衡功率的計(jì)算量。當(dāng)線路兩端 的量測數(shù)據(jù)為理想值時(shí)，A Q1幾乎為0。在實(shí)際量測系統(tǒng)中，線路兩端量測數(shù)據(jù)有效性越高， 八01越接近于0。
[0061] 4)在3)結(jié)束后，求取線路兩端無功不平衡功率的相對差值，稱為評(píng)判量測數(shù)據(jù)有 效性的無功功率指標(biāo)。計(jì)算公式為：
[0062]
(4：)
[0063] 式中，Etj為評(píng)判量測數(shù)據(jù)有效性的無功功率指標(biāo)，Q 1ηι為k時(shí)段線路兩端的無功不 平衡功率的量測量，Q1。為k時(shí)段線路兩端無功不平衡功率的計(jì)算量。
[0064] (5)設(shè)