+A 化
[0060] 依據(jù)式(7)，相鄰時(shí)刻線損的變化率為：
〇))
[0062]其中；
[006引 心。=21 kM+ MlRk + MlMik
[0064]可知，正常運(yùn)行情況下，相鄰刻電流、電阻變化極小，二次高階項(xiàng)A EO 3 0。
[006引將式(6)代入(9):
[0066] (IO)
[0067]其中；
III)
[0069] 由于A e〇 3 0, ATa- 0,目I變化緩慢，上式表明目3也為一漸變參數(shù)。
[0070] 至此，可令X= [ 01 02 03]t，狀態(tài)變量各元素作為連續(xù)緩慢變化的參數(shù)，具有馬爾 克夫過(guò)程的特征。狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程可寫為
[0071] x(k+l)=x(k)+? 化）（12)
[0072] 式中O化)為離散高斯白噪聲。
[0073] 式(9)可W寫成如下形式
[0074] (13)
[0075] 結(jié)合式(12)，得到輸電線路有功功率線損的環(huán)境時(shí)變參數(shù)離散狀態(tài)空間方程為 x(/f + 1) = x(7c) + w(/t)
[0076] (14) .V(A) = H(A)X(A)+ W/c) 、'
[0077] 式中，H(A) = [C a巧片l];k為采樣時(shí)刻1，2,3，...；。，乂分別為過(guò)程和量測(cè)噪 聲;Pk為k時(shí)刻輸電線路的有功功率損耗(MW); A Pk為相鄰時(shí)刻輸電線路有功功率損耗之差， A Pk = Pw-Pk; A t為采樣間隔（S); Ik為k時(shí)刻輸電線路載流（kA); A Ik為相鄰時(shí)刻輸電線路 載流量之差，A Ik=Ik+i-Ik;Ro為輸電線路在參考溫度(比如20°C)時(shí)集中參數(shù)電阻值（Q ) ;〇 為對(duì)應(yīng)輸電線路材料的溫度變化系數(shù)(1/°C)，對(duì)于侶，為a = 0.0036,對(duì)于銅，a = 〇.00382。
[0078] 若式（14)中過(guò)程噪聲服從高斯分布，其協(xié)方差陣為Q，量測(cè)噪聲V服從(0,〇)的高斯 分布，假設(shè)量測(cè)噪聲不隨時(shí)間變化而變化，則步驟(2)中卡爾曼濾波的步驟如下：
[0079] (l)k = 0,給定系統(tǒng)的初始狀態(tài)X(O)及估計(jì)誤差協(xié)方差陣初值P(O),該陣為3X3方 陣；
[0080] (2)k = k+l，根據(jù)系統(tǒng)k-1時(shí)刻狀態(tài)預(yù)測(cè)k時(shí)刻狀態(tài)
[0081 ] x(k|k-l)=x(k-l)
[0082] (3)計(jì)算估計(jì)誤差的協(xié)方差陣P化Ik-1):
[0083] P(k|k-l)=P(k-l)+Q
[0084] (4)計(jì)算增益矩陣：
[0086] (5)結(jié)合預(yù)測(cè)值和量測(cè)值，計(jì)算狀態(tài)變量k時(shí)刻的最優(yōu)估計(jì)值：
[0087] x(k)=x(k|k-l)+Kg(k)[^k)-lKk)xA|k-l)]
[0088] (6)更新k時(shí)刻估計(jì)誤差協(xié)方差陣：
[0089] P(k) = [ I-KgH化）]P(k Ik-I) -1 -
[0090] 式中，I= 1 。
[0091 ]在步驟(3)中，設(shè)輸電線路初始的時(shí)刻有功功率損耗為Po，輸電線路初始電流為Io; 給定輸電線路的電流運(yùn)行方式中輸電線路預(yù)計(jì)最大載流為Imax。
[0092] 如圖2所示是本發(fā)明中的一種實(shí)施例，選擇山東省荷澤地區(qū)某220kV線路為例，該 輸電線路參數(shù)ro = 2.529 Q ,XO= 15.464 Q，b〇 = 99.583 X IQ-6S,由當(dāng)前電流上升到預(yù)計(jì)最大 載流時(shí)的運(yùn)行時(shí)間t為30min。
[0093] 已知輸電線路載流Imax及極限溫度下輸電線路最大電阻值Rmax，根據(jù)輸電線路有功 功率損耗的定義，確定輸電線路最大允許有功功率損耗：
[0094] P順
[0095] 根據(jù)計(jì)算需要，取2013年1月某日15:50~17: 30的SCADA實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，如表1所示，采 樣間隔為5分鐘。
[0096] 表1輸電線路實(shí)時(shí)量測(cè)數(shù)據(jù)
[0097]
[0098] 采用卡爾曼濾波技術(shù)，狀態(tài)變量估計(jì)結(jié)果見表2。
[0099] 表2卡爾曼濾波結(jié)果

[0102] 從表2中數(shù)據(jù)顯示，各狀態(tài)變量變化緩慢，且各變量值在短時(shí)間內(nèi)可視為不變。
[0103] 取最后時(shí)刻估計(jì)結(jié)果x〇=[0.007 -0.4787 0.0005]，P〇 = 3.555MW，I〇 = 0.75kA作 為初始狀態(tài)，該輸電線路型號(hào)為L(zhǎng)G J-400,按最高允許溫度80°C計(jì)算，該輸電線路最大允許 電流為767A。此時(shí)輸電線路實(shí)際電流已接近其極限值。
[0104] 假定未來(lái)30分鐘，該輸電線路仍將承擔(dān)較大負(fù)荷電流，電流在15分鐘內(nèi)上升至Io = 0.85kA，隨后在0.85kA附近運(yùn)行15分鐘。根據(jù)線損、電阻溫度之間關(guān)系，該輸電線路在該 時(shí)間段內(nèi)最大允許線損Pmax = 6.67MW。
[010引根據(jù)步驟(4)，x0=[0.007 -0.4787 0.0005]，P〇 = 3.555MW I〇 = 0.75kA作為初始 狀態(tài)，計(jì)算未來(lái)30分鐘輸電線路有功功率損耗變化曲線，如圖3所示。
[0106] 由圖3可知，在半小時(shí)內(nèi)輸電線路有功功率損耗隨著電流的增大呈迅速上升趨勢(shì)， 在電流穩(wěn)定在0.85kA后，有功功率損耗在4.4~4.6MW之間波動(dòng)，遠(yuǎn)小于輸電線路在最高允 許溫度80°C時(shí)最大功率損耗值Pmax= 6.67MW，表明盡管大于標(biāo)準(zhǔn)允許電流值，但短期運(yùn)行在 0.85kA，對(duì)輸電線路而言仍在安全范圍內(nèi)。
[0107] 本發(fā)明中的狀態(tài)變量均指的是環(huán)境時(shí)變參數(shù)。
[0108] 上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍W內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種判斷輸電線路的電流運(yùn)行方式可行性的方法，其特征在于，包括： 步驟（1):根據(jù)輸電線路電阻與溫度的非線性關(guān)系以及輸電線路的等值模型，建立輸電 線路有功功率線損的環(huán)境時(shí)變參數(shù)離散狀態(tài)空間方程； 步驟(2):根據(jù)步驟（1)的環(huán)境時(shí)變參數(shù)離散狀態(tài)空間方程及輸電線路測(cè)量的輸電線路 電流和有功功率損耗這些歷史數(shù)據(jù)，采用卡爾曼濾波方法估計(jì)環(huán)境時(shí)變參數(shù)； 步驟(3):將當(dāng)前時(shí)刻輸電線路有功功率損耗、當(dāng)前電流和估計(jì)的環(huán)境時(shí)變參數(shù)作為初 始已知量，當(dāng)刻輸電線路的負(fù)荷突然發(fā)生變化時(shí)，給定輸電線路的電流運(yùn)行方式;所述電流 運(yùn)行方式包括輸電線路預(yù)計(jì)最大載流、由當(dāng)前電流上升到預(yù)計(jì)最大載流時(shí)的運(yùn)行時(shí)間，以 及輸電線路運(yùn)行在最大載流的持續(xù)時(shí)間； 步驟(4):已知輸電線路有功功率損耗、載流量和環(huán)境時(shí)變參數(shù)的初始值，依據(jù)有功功 率損耗差分方程，估計(jì)輸電線路的有功功率損耗軌跡，進(jìn)而得到輸電線路有功功率損耗序 列，并與給定的輸電線路最大允許有功功率損耗相比較，若前者小于后者，則判定輸電線路 的電流運(yùn)行方式可行;否則，判定輸電線路的電流運(yùn)行方式不可行。2. 如權(quán)利要求1所述的一種判斷輸電線路的電流運(yùn)行方式可行性的方法，其特征在于， 在所述步驟(1)中，輸電線路的等值模型為輸電線路η型等值電路。3. 如權(quán)利要求1所述的一種判斷輸電線路的電流運(yùn)行方式可行性的方法，其特征在于， 在所述步驟（1)中輸電線路有功功率線損的環(huán)境時(shí)變參數(shù)離散狀態(tài)空間方程中，環(huán)境時(shí)變 參數(shù)具有馬爾克夫特性。4. 如權(quán)利要求1所述的一種判斷輸電線路的電流運(yùn)行方式可行性的方法，其特征在于， 所述步驟(1)中輸電線路有功功率線損的環(huán)境時(shí)變參數(shù)離散狀態(tài)空間方程包括環(huán)境時(shí)變參 數(shù)方程和輸電線路有功功率線損方程； 在環(huán)境時(shí)變參數(shù)方程中，下一時(shí)刻的環(huán)境時(shí)變參數(shù)等于當(dāng)前時(shí)刻的環(huán)境時(shí)變參數(shù)與當(dāng) 前時(shí)刻的過(guò)程噪聲疊之和； 在輸電線路有功功率線損方程中，下一時(shí)刻的輸電線路有功功率線損等于當(dāng)前時(shí)刻的 輸電線路有功功率線損與當(dāng)前時(shí)刻的測(cè)量噪聲之和。5. 如權(quán)利要求4所述的一種判斷輸電線路的電流運(yùn)行方式可行性的方法，其特征在于， 所述過(guò)程噪聲和量測(cè)噪聲服均服從高斯分布。6. 如權(quán)利要求5所述的一種判斷輸電線路的電流運(yùn)行方式可行性的方法，其特征在于， 所述步驟(2)中采用卡爾曼濾波方法估計(jì)環(huán)境時(shí)變參數(shù)的具體過(guò)程為： 步驟(2.1):給定輸電線路的環(huán)境時(shí)變參數(shù)和估計(jì)誤差協(xié)方差的初始值，并作為輸電線 路的當(dāng)前時(shí)刻值； 步驟(2.2):根據(jù)輸電線路的當(dāng)前時(shí)刻值，分別計(jì)算得到輸電線路環(huán)境時(shí)變參數(shù)以及估 計(jì)誤差協(xié)方差的下一時(shí)刻值； 步驟(2.3):根據(jù)輸電線路當(dāng)前時(shí)刻的電阻、電流和有功功率損耗，計(jì)算輸電線路有功 功率線損變化量的增益矩陣，再結(jié)合輸電線路測(cè)量的輸電線路電流和有功功率損耗這些歷 史數(shù)據(jù)，計(jì)算環(huán)境時(shí)變參數(shù)下一時(shí)刻的最優(yōu)估計(jì)值，并更新下一時(shí)刻的估計(jì)誤差協(xié)方差陣。7. 如權(quán)利要求1所述的一種判斷輸電線路的電流運(yùn)行方式可行性的方法，其特征在于， 所述步驟(3)中當(dāng)刻輸電線路的負(fù)荷突然發(fā)生變化為輸電線路的負(fù)荷突然增大或減小。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種判斷輸電線路的電流運(yùn)行方式可行性的方法，包括：建立輸電線路有功功率線損的環(huán)境時(shí)變參數(shù)離散狀態(tài)空間方程；采用卡爾曼濾波方法估計(jì)環(huán)境時(shí)變參數(shù)；將當(dāng)前時(shí)刻輸電線路有功功率損耗、當(dāng)前電流和估計(jì)的環(huán)境時(shí)變參數(shù)作為初始已知量，當(dāng)刻輸電線路的負(fù)荷突然發(fā)生變化時(shí)，給定輸電線路的電流運(yùn)行方式；已知輸電線路有功功率損耗、載流量和環(huán)境時(shí)變參數(shù)的初始值，依據(jù)有功功率損耗差分方程，估計(jì)輸電線路的有功功率損耗軌跡，進(jìn)而得到輸電線路有功功率損耗序列，并與給定的輸電線路最大允許有功功率損耗相比較，若前者小于后者，則判定輸電線路的電流運(yùn)行方式可行；否則，判定輸電線路的電流運(yùn)行方式不可行。
【IPC分類】H02J3/00, G06Q10/06, G06Q50/06
【公開號(hào)】CN105552889
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510991943
【發(fā)明人】王傳勇, 張健, 王坤, 康文文, 楊鳳文, 代二剛, 陳芳, 呂憲龍
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)山東省電力公司棗莊供電公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司, 濟(jì)南大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月25日