本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種配電網(wǎng)線路正序參數(shù)的在線辨識方法。

背景技術(shù)：

目前，配電網(wǎng)直接與日常生活中的用電負荷和工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)的用電設(shè)備相連，配電線路在運行中容易老化、受環(huán)境腐蝕以及受施工、改造、事故等影響，勢必會造成線路阻抗的變化。能夠準確了解配電網(wǎng)的參數(shù)，有利于主動配電網(wǎng)的構(gòu)建與控制，對于配電網(wǎng)的繼電保護整定計算、故障分析、網(wǎng)損計算、短路電流以及故障定位有著重要的意義，而不恰當?shù)木€路參數(shù)會使得計算結(jié)果與實際情況不一致，從而構(gòu)成系統(tǒng)潛在的危險或造成不必要的浪費。配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中分配電能的重要一環(huán)，其與輸電網(wǎng)絡(luò)有著很大的不同，首先三相不平衡是配電網(wǎng)的一個重要特征，潮流計算時需要分三相計算；其次伴隨著分布式能源的接入與頻繁的倒閘操作，配電網(wǎng)無時無刻不處在變化當中；配電網(wǎng)的大部分參數(shù)是未知的，而主網(wǎng)架的參數(shù)大部分已知，則主網(wǎng)參數(shù)辨識方法對于配網(wǎng)來說并不適用。

在傳統(tǒng)的線路理論計算中通常根據(jù)carson模型，利用線路幾何均距、材料結(jié)構(gòu)等物理參數(shù)，結(jié)合氣溫、地理位置等根據(jù)公式計算出電抗、電阻和電納，或者從電工手冊或產(chǎn)品目錄中查得單位長度線路的參數(shù)在乘以長度得到。理論計算通常只考慮到完全對稱的情況，并且無法考慮到實時溫度、弧垂等實際存在的問題，必然就導致了該方法的結(jié)果和實際參數(shù)存在較大的差異，而且由于電力線路參數(shù)受運行環(huán)境影響易發(fā)生阻抗參數(shù)變化，則理論計算將會存在較大誤差。另外一種方式為離線停電測量，在新建線路投運前或?qū)⒁堰\行的線路停電后，采用外加電源，利用電壓表、電流表等各種表計測量線路數(shù)據(jù)，經(jīng)人工讀取表值并結(jié)合相應(yīng)的公式計算出各個參數(shù)，但該方法存在被測線路須停電、多回運行的平行線路無法測量互感等問題。

為了提高線路阻抗測量精度，在線測量法逐漸被應(yīng)用，隨著pmu(相量量測裝置)和wams(廣域量測系統(tǒng))的大量應(yīng)用，大量利用scada/wams提供的數(shù)據(jù)，采用參數(shù)估計實現(xiàn)在線線路參數(shù)的辨識，其估計方法主要包含增廣狀態(tài)估計法和殘差靈敏度分析法。但是鑒于wams/pmu主要用在高壓電網(wǎng)，無法在配電網(wǎng)應(yīng)用，同時隨著主動配電網(wǎng)的精益化控制需求，現(xiàn)有技術(shù)中還沒有配電網(wǎng)相量量測裝置的配電網(wǎng)參數(shù)辨識技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種配電網(wǎng)線路正序參數(shù)的在線辨識方法，該方法僅需采集線路兩端的電流、電壓相量信息，可操作性強、易于實施，且辨識得到的正阻抗參數(shù)精度高、更加可信。

一種配電網(wǎng)線路正序參數(shù)的在線辨識方法，所述方法包括：

步驟1、根據(jù)單回配電線路三相等值模型，得到單回配電線路相分量模型，并以單回配電線路兩端的電流電壓分量建立線路阻抗參數(shù)辨識數(shù)學模型；

步驟2、在單回配電線路兩端裝設(shè)配電網(wǎng)相量量測裝置，測量所述單回配電線路兩端的三相電壓、電流相量；

步驟3、根據(jù)所述單回配電線路兩端的三相電壓、電流相量和所建立的線路阻抗參數(shù)辨識數(shù)學模型，利用最小二乘法計算待辨識的線路阻抗矩陣；

步驟4、采用對稱分量法將待辨識的線路阻抗矩陣解耦，得到配電網(wǎng)線路正序阻抗參數(shù)。

在所述步驟1中：

所得到單回配電線路相分量模型為：

其中，表示單回配電線路兩端的a、b、c三相的電流相量；表示單回配電線路兩端的a、b、c三相的電壓相量；k為m或n，表示單回配電線路的兩端；

進一步得到線路阻抗參數(shù)辨識數(shù)學模型表示為：

其中，zaa、zbb、zcc分別為a、b、c三相的線路串聯(lián)阻抗；

zab為a、b相之間的互阻抗；zbc為b、c相之間的互阻抗；zac為a、c相之間的互阻抗。

在所述步驟3中：

將單回配電線路相分量模型進一步表示為：

其中，

由此可得，待辨識的線路阻抗矩陣

x＝[x11x12x13x14x15x16x17x18x19]^t

并滿足如下線性方程：

ax＝b

其中，a為某時刻單回配電線路兩端的a、b、c三相的電壓相量構(gòu)成的系數(shù)矩陣，b為某時刻單回配電線路兩端的a、b、c三相的電流相量組成的常數(shù)項，x為待辨識的線路阻抗矩陣；

由此可得，待辨識的線路阻抗矩陣：

x＝a^-1b。

在所述步驟4中，由對稱分量法可知：

其中，算子a為e^j120°，表示三相電壓相量或是三相電流相量，表示為a相正序分量、負序分量、零序分量電壓或電流分量；

將上式記為：

f＝t^-1fp

單回配電線路中三相電壓降與三相電流存在如下關(guān)系：

將上式簡寫為：

再將三相電壓降和三相電流替換為序分量，得到：

進而得到：

由此，序分量的阻抗矩陣zp表示為：

其中，z(1)為配電網(wǎng)線路正序阻抗參數(shù)。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，上述方法僅需采集線路兩端的電流、電壓相量信息，可操作性強、易于實施，且辨識得到的正阻抗參數(shù)精度高、更加可信。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發(fā)明實施例所提供配電網(wǎng)線路正序參數(shù)的在線辨識方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例所述單回配電線路的三相模型示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例所舉實例中10kv仿真系統(tǒng)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作進一步地詳細描述，如圖1所示為本發(fā)明實施例所提供配電網(wǎng)線路正序參數(shù)的在線辨識方法流程示意圖，所述方法包括：

步驟1、根據(jù)單回配電線路三相等值模型，得到單回配電線路相分量模型，并以單回配電線路兩端的電流電壓分量建立線路阻抗參數(shù)辨識數(shù)學模型；

在所述步驟1中，所得到單回配電線路相分量模型為：

如圖2所示為本發(fā)明實施例所述單回配電線路的三相模型示意圖，參考圖2：

表示單回配電線路兩端的a、b、c三相的電流相量；表示單回配電線路兩端的a、b、c三相的電壓相量；k為m或n，表示單回配電線路的兩端。

進一步得到線路阻抗參數(shù)辨識數(shù)學模型表示為：

其中，zaa、zbb、zcc分別為a、b、c三相的線路串聯(lián)阻抗；

zab為a、b相之間的互阻抗；zbc為b、c相之間的互阻抗；zac為a、c相之間的互阻抗。

步驟2、在單回配電線路兩端裝設(shè)配電網(wǎng)相量量測裝置，測量所述單回配電線路兩端的三相電壓、電流相量；

步驟3、根據(jù)所述單回配電線路兩端的三相電壓、電流相量和所建立的線路阻抗參數(shù)辨識數(shù)學模型，利用最小二乘法計算待辨識的線路阻抗矩陣；

在所述步驟3中，將單回配電線路相分量模型進一步表示為：

其中，

由此可得，待辨識的線路阻抗矩陣

x＝[x11x12x13x14x15x16x17x18x19]^t

并滿足如下線性方程：

ax＝b

其中，a為某時刻單回配電線路兩端的a、b、c三相的電壓相量構(gòu)成的系數(shù)矩陣，b為某時刻單回配電線路兩端的a、b、c三相的電流相量組成的常數(shù)項，x為待辨識的線路阻抗矩陣；具體表示為：

由此可得，待辨識的線路阻抗矩陣：

x＝a^-1b。

步驟4、采用對稱分量法將待辨識的線路阻抗矩陣解耦，得到配電網(wǎng)線路正序阻抗參數(shù)。

在所述步驟4中，由對稱分量法可知：

其中，算子a為e^j120°，表示三相電壓相量或是三相電流相量，表示為a相正序分量、負序分量、零序分量電壓或電流分量；

上式記為：

f＝t^-1fp

單回配電線路中三相電壓降與三相電流存在如下關(guān)系：

上式簡寫為：

再將三相電壓降和三相電流替換為序分量，得到：

進而得到

由此，序分量的阻抗矩陣zp表示為：

其中，z(1)為配電網(wǎng)線路正序阻抗參數(shù)。

下面再以具體的實例對本發(fā)明所述方法進行論證，如圖3所示為本發(fā)明實施例所舉實例中10kv仿真系統(tǒng)示意圖，利用pscad搭建10kv仿真系統(tǒng)，對單回配電線路l1的正序參數(shù)進行辨識，10kv線路l1為單回線，線路長度為10km；正序參數(shù)設(shè)計值為：

電阻r1＝2.732ω、電抗xl1＝3.364ω。

假設(shè)單回配電線路l1兩端裝設(shè)了配電網(wǎng)相量量測裝置，并設(shè)置如下實驗，以表明本發(fā)明所述方法的有效性：

實驗一：直接利用仿真數(shù)據(jù)，不進行處理；

實驗二：在理想仿真數(shù)據(jù)中疊加隨機高斯噪聲，模擬真實的配電網(wǎng)相量量測裝置數(shù)據(jù)；其中，電壓電流幅值的量測誤差標準差為0.1％，相角誤差為0.1°；

兩種實驗方案下，本發(fā)明所述方法得到的正序參數(shù)辨識結(jié)果如下表1所示：

表1

上表1表明：在理想仿真數(shù)據(jù)下本發(fā)明辨識結(jié)果與設(shè)計值近乎一致，表明本發(fā)明所述方法是可行的；實際運行中，從配電網(wǎng)相量量測裝置獲得的數(shù)據(jù)含一定量測噪聲，實驗二通過在理想仿真數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上疊加隨機高斯噪聲來模擬實際運行工況，實驗結(jié)果表明在添加噪聲之后，本發(fā)明方法辨識結(jié)果仍具有較高精度。

如上述實驗結(jié)果所示本發(fā)明所述方法適用于含量測噪聲實際配電網(wǎng)相量量測裝置的量測數(shù)據(jù)，能有效削弱噪聲對正序參數(shù)辨識的不利影響，所得正序參數(shù)值可信度高。

綜上所述，本發(fā)明實施例所提供的方法僅需采集線路兩端的電流、電壓相量信息，可操作性強、易于實施，且辨識得到的正阻抗參數(shù)精度高、更加可信；同時該方法不受線路所帶負荷影響，亦不受周圍環(huán)境，線路位置等影響，受外界因素干擾少，在外因影響下也能實現(xiàn)準確計算，實用性高。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準。