一種利用故障錄波數(shù)據(jù)辨識(shí)線路全參數(shù)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)線路參數(shù)辨識(shí)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種利用故障錄波數(shù)據(jù)辨識(shí)線路全參數(shù)的方法。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法辨識(shí)線路全參數(shù)和辨識(shí)誤差較大的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種利用故障錄波數(shù)據(jù)辨識(shí)線路全參數(shù)的方法。通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理、全參數(shù)矩陣辨識(shí)和參數(shù)校驗(yàn)三大步驟實(shí)現(xiàn)線路全參數(shù)辨識(shí)。其中，數(shù)字信號(hào)處理步驟的重點(diǎn)為低通濾波器和重采樣，以得到既滿足采樣頻率的下限，又滿足采樣頻率的上限要求的信號(hào)。全參數(shù)矩陣辨識(shí)的重點(diǎn)是列寫(xiě)并求解全參數(shù)微分方程。最后利用故障錄波電壓和辨識(shí)出的線路全參數(shù)重建故障電流，比較重建故障電流與故障錄波電流的一致性，以檢驗(yàn)線路全參數(shù)辨識(shí)的準(zhǔn)確性。
【專利說(shuō)明】一種利用故障錄波數(shù)據(jù)辨識(shí)線路全參數(shù)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)線路參數(shù)辨識(shí)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種利用故障錄波數(shù)據(jù)辨 識(shí)線路全參數(shù)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電力元件的參數(shù)是計(jì)算電網(wǎng)潮流、短路和穩(wěn)定等模型的基礎(chǔ)，其精度決定著電網(wǎng) 計(jì)算的精度，甚至關(guān)乎電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)判斷的正誤。對(duì)于線路參數(shù)的辨識(shí)，國(guó)際電工委員會(huì) (InternationalElectrotechnicalCommission，簡(jiǎn)稱IEC)和國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)一直沒(méi)有統(tǒng)一 標(biāo)準(zhǔn)。電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers， 簡(jiǎn)稱IEEE)于1990年給出了電暈的標(biāo)準(zhǔn)。歐美國(guó)家普遍采用的是考慮了避雷線、趨膚效應(yīng) 和不良導(dǎo)體的大地影響后的理論參數(shù)。近年來(lái)，由于發(fā)現(xiàn)理論參數(shù)的誤差較大，美國(guó)學(xué)者提 出修正參數(shù)理論，加拿大學(xué)者提出實(shí)測(cè)互感理論，韓國(guó)學(xué)者提出實(shí)測(cè)線路參數(shù)理論。國(guó)內(nèi)學(xué) 界普遍認(rèn)為理論參數(shù)誤差較大，通常采用實(shí)測(cè)法進(jìn)行線路參數(shù)的辨識(shí)。2008年前，國(guó)內(nèi)普遍 采用工頻實(shí)測(cè)方法；2008年后，普遍采用異頻實(shí)測(cè)方法，但仍然受工頻干擾。另外，實(shí)施實(shí) 測(cè)法時(shí)往往需要相鄰的多條線路"陪停"，并且"陪停"仍不能保證采用實(shí)測(cè)法獲得的線路參 數(shù)的精度。
[0003] 無(wú)論理論計(jì)算還是實(shí)測(cè)線路參數(shù)，目前均只有得到正負(fù)零序參數(shù)。由于輸電線路 尤其是短線路換位不充分，甚至不換位，造成三相阻抗矩陣不一致，正負(fù)零序阻抗矩陣Z12tl 不能對(duì)角化。正負(fù)零序變換后的正負(fù)零序電阻矩陣R12〇、正負(fù)零序電感矩陣L12tl和正負(fù)零序 電容矩陣C12tl都不再是對(duì)角陣。同理，正負(fù)零序阻抗矩陣Z12tl也不是對(duì)角陣。只取正負(fù)零序 參數(shù)造成后續(xù)計(jì)算誤差非常大，因此，正負(fù)零序阻抗矩陣Z12tl中非對(duì)角線元素不能忽略，需 要辨識(shí)全參數(shù)矩陣。
[0004] 利用遙測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)線路參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)是其中一種比較好的方法，主要有中國(guó)專利 《基于穩(wěn)態(tài)遙測(cè)技術(shù)的電力線路參數(shù)辨識(shí)裝置》(專利號(hào)201320386717. 5)和中國(guó)專利《數(shù)據(jù) 采樣方法與系統(tǒng)及其在參數(shù)辨識(shí)中的應(yīng)用方法與系統(tǒng)》（申請(qǐng)?zhí)?012104085354)。由于要 辨識(shí)全參數(shù)，以上方法均要求方程的數(shù)量>辨識(shí)參數(shù)的數(shù)量，但由于遙測(cè)數(shù)據(jù)信息量較少， 造成其方程的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于待辨識(shí)參數(shù)的數(shù)量，因此通過(guò)遙測(cè)數(shù)據(jù)只能夠辨識(shí)出正、負(fù)、零 序參數(shù)，不能滿足辨識(shí)線路全參數(shù)的要求。
[0005] 由于故障線路短路電流較大，測(cè)量誤差的影響相對(duì)較小，甚至可以忽略不計(jì)，并且 故障線路短路電流的信息量較大，如果能夠?qū)崿F(xiàn)從故障錄波數(shù)據(jù)中提取線路全參數(shù)，其精 度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于遙測(cè)數(shù)據(jù)的辨識(shí)精度。對(duì)于故障錄波數(shù)的研究，國(guó)內(nèi)主要采用估計(jì)參數(shù)的方 法提取線路參數(shù)。由于短路電流對(duì)接地電阻靈敏，而接地電阻估計(jì)不準(zhǔn)，造成保護(hù)參數(shù)的誤 差也較大，通常誤差達(dá)10%?20%。代入求得的參數(shù)后，重建的電流與實(shí)際故障錄波電流 不一致，尤其是故障定位誤差較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法辨識(shí)線路全參數(shù)和辨識(shí)誤差較大的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種 利用故障錄波數(shù)據(jù)辨識(shí)線路全參數(shù)的方法。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案為： 一種利用故障錄波數(shù)據(jù)辨識(shí)線路全參數(shù)的方法，其特征在于包括以下步驟： (a)LFRS(Lowpassfilterandresampingprocessofsampling低通數(shù)字濾波器和 重抽樣處理采樣數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)稱LFRS)數(shù)字信號(hào)處理 (al)數(shù)據(jù)預(yù)處理 截取故障時(shí)刻錄波數(shù)據(jù)，故障時(shí)刻錄波數(shù)據(jù)包括故障時(shí)刻前一個(gè)的周波數(shù)據(jù)、故障時(shí) 刻的周波數(shù)據(jù)和故障時(shí)刻后一個(gè)的周波數(shù)據(jù)。
[0008] (a2)低通濾波 對(duì)大于采樣頻率上限的故障時(shí)刻錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波。
[0009] (a3)重抽樣 對(duì)小于采樣頻率下限的故障時(shí)刻錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行重抽樣處理。
[0010] (a4)對(duì)齊時(shí)標(biāo) 根據(jù)故障時(shí)刻對(duì)齊線路兩側(cè)的故障時(shí)刻錄波數(shù)據(jù)的時(shí)標(biāo)。
[0011] (b)全參數(shù)矩陣辨識(shí) (bl)根據(jù)故障線路及其等效電路，按照KCL(基爾霍夫電流定律）和KVL(基爾霍夫電 壓定律）建立線路的全參數(shù)微分方程。
[0012] (b2)消去全參數(shù)微分方程中的中間變量并將其改寫(xiě)成含有參數(shù)矩陣的狀態(tài)方程， 其中，參數(shù)矩陣包括狀態(tài)變量向量、控制向量、輸出向量和狀態(tài)矩陣。
[0013] (b3)將狀態(tài)方程離散化并求得離散化狀態(tài)方程中離散化參數(shù)矩陣的估值。
[0014] (b4)根據(jù)離散化參數(shù)矩陣的估值、參數(shù)矩陣和全參數(shù)微分方程中參數(shù)的關(guān)系，求 得全參數(shù)微分方程中全參數(shù)阻抗矩陣和全參數(shù)電納矩陣。
[0015] (c)參數(shù)檢驗(yàn) 根據(jù)故障時(shí)刻錄波數(shù)據(jù)中的故障錄波電壓、全參數(shù)阻抗矩陣、全參數(shù)電納矩陣和過(guò)渡 電阻重建故障電流，檢驗(yàn)重建故障電流與故障時(shí)刻錄波數(shù)據(jù)中的故障錄波電流的一致性， 以檢驗(yàn)全參數(shù)阻抗矩陣和全參數(shù)電納矩陣的準(zhǔn)確性。
[0016] 本發(fā)明的有益效果：1.執(zhí)行本發(fā)明技術(shù)方案步驟（ar(C)能夠辨識(shí)線路全參數(shù)， 得到全參數(shù)阻抗矩陣和全參數(shù)電納矩陣。2.執(zhí)行本發(fā)明技術(shù)方案步驟（a)~ (c)獲得的線 路全參數(shù)的誤差<5%。3.本發(fā)明技術(shù)方案步驟（a)數(shù)字信號(hào)處理能夠獲得既滿足采樣頻 率下限，又滿足采樣頻率上限的故障時(shí)刻錄波數(shù)據(jù)，保證后續(xù)計(jì)算的準(zhǔn)確性。4.本發(fā)明技術(shù) 方案步驟（b)全參數(shù)矩陣辨識(shí)中推導(dǎo)出線路的全參數(shù)微分方程，方程的數(shù)量>辨識(shí)參數(shù)的 數(shù)量，滿足線路全參數(shù)辨識(shí)的條件，并且辨識(shí)不受衰減分量的影響，避免了傅立葉分解對(duì)工 頻造成的10%的誤差，實(shí)現(xiàn)了精確辨識(shí)全參數(shù)阻抗矩陣、全參數(shù)電納矩陣和過(guò)渡電阻。5.本 發(fā)明技術(shù)方案步驟（c)參數(shù)檢驗(yàn)中將重建故障電流與故障錄波電流進(jìn)行對(duì)比以驗(yàn)證線路全 參數(shù)辨識(shí)的準(zhǔn)確性，有利于監(jiān)控辨識(shí)線路全參數(shù)的過(guò)程并及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常。
[0017] 本發(fā)明設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，易于實(shí)施，與各類供電線路均具有良好的適配性，具有廣闊的應(yīng) 用和推廣前景。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為本發(fā)明的流程圖。
[0019] 圖2為故障線路模型。
[0020] 圖3為故障線路的等效電路。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0022] 參照?qǐng)D1，本實(shí)施例的線路全參數(shù)辨識(shí)過(guò)程包括： (a)LFRS數(shù)字信號(hào)處理 (al)數(shù)據(jù)預(yù)處理 截取故障時(shí)刻錄波數(shù)據(jù)，故障時(shí)刻錄波數(shù)據(jù)包括故障時(shí)刻前一個(gè)的周波數(shù)據(jù)、故障時(shí) 刻的周波數(shù)據(jù)和故障時(shí)刻后一個(gè)的周波數(shù)據(jù)。
[0023] (a2)低通濾波 對(duì)大于采樣頻率上限的故障時(shí)刻錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波。
[0024] (a3)重抽樣 對(duì)小于采樣頻率下限的故障時(shí)刻錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行重抽樣處理。經(jīng)步驟（a2)~ (a3)處理 后的故障時(shí)刻錄波數(shù)據(jù)既滿足采樣頻率的下限，又滿足采樣頻率的上限要求。
[0025] (a4)對(duì)齊時(shí)標(biāo) 由于線路兩側(cè)的故障錄波不同時(shí)，根據(jù)故障時(shí)刻對(duì)齊線路兩側(cè)的故障時(shí)刻錄波數(shù)據(jù)的 時(shí)標(biāo)。
[0026] (b)全參數(shù)矩陣辨識(shí) (bl)根據(jù)圖2所示故障線路模型和圖3所示故障線路的等效電路，按照KCL(基爾霍 夫電流定律）和KVL(基爾霍夫電壓定律）建立線路的全參數(shù)微分方程，見(jiàn)公式1。
[0027]

【權(quán)利要求】
1. 一種利用故障錄波數(shù)據(jù)辨識(shí)線路全參數(shù)的方法，其特征在于包括以下步驟： LFRS數(shù)字信號(hào)處理 (al)數(shù)據(jù)預(yù)處理 截取故障時(shí)刻錄波數(shù)據(jù)，所述故障時(shí)刻錄波數(shù)據(jù)包括故障時(shí)刻前一個(gè)的周波數(shù)據(jù)、故 障時(shí)刻的周波數(shù)據(jù)和故障時(shí)刻后一個(gè)的周波數(shù)據(jù)； (a2)低通濾波 對(duì)大于采樣頻率上限的所述故障時(shí)刻錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波； (a3)重抽樣 對(duì)小于采樣頻率下限的所述故障時(shí)刻錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行重抽樣處理； (a4)對(duì)齊時(shí)標(biāo) 根據(jù)故障時(shí)刻對(duì)齊線路兩側(cè)的所述故障時(shí)刻錄波數(shù)據(jù)的時(shí)標(biāo)； (b) 全參數(shù)矩陣辨識(shí) (bl)根據(jù)故障線路及其等效電路，按照KCL和KVL建立線路的全參數(shù)微分方程； (b2)消去所述全參數(shù)微分方程中的中間變量并將其改寫(xiě)成含有參數(shù)矩陣的狀態(tài)方程， 所述參數(shù)矩陣包括狀態(tài)變量向量、控制向量、輸出向量和狀態(tài)矩陣； (b3)將所述狀態(tài)方程離散化并求得離散化狀態(tài)方程中離散化參數(shù)矩陣的估值； (b4)根據(jù)所述離散化參數(shù)矩陣的估值、參數(shù)矩陣和全參數(shù)微分方程中參數(shù)的關(guān)系，求 得全參數(shù)微分方程中全參數(shù)阻抗矩陣和全參數(shù)電納矩陣； (c) 參數(shù)檢驗(yàn) 根據(jù)所述故障時(shí)刻錄波數(shù)據(jù)中的故障錄波電壓、全參數(shù)阻抗矩陣、全參數(shù)電納矩陣和 過(guò)渡電阻重建故障電流，檢驗(yàn)所述重建故障電流與所述故障時(shí)刻錄波數(shù)據(jù)中的故障錄波電 流的一致性，以檢驗(yàn)所述全參數(shù)阻抗矩陣和全參數(shù)電納矩陣的準(zhǔn)確性。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104316841SQ201410644340
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】趙自剛, 趙春雷, 賈京華, 曹樹(shù)江, 陳建波, 康磊, 孟興來(lái), 孫國(guó)旺 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)河北省電力公司, 三川電力設(shè)備股份有限公司