由遙測(cè)數(shù)據(jù)辨識(shí)線路功率修正系數(shù)

郭凌旭張志君陳建波黃志剛

（1.國網(wǎng)天津市電力公司，天津 050021；2.三川電力設(shè)備股份有限公司，河北保定 071051）

由遙測(cè)數(shù)據(jù)辨識(shí)線路功率修正系數(shù)

郭凌旭1張志君1陳建波2黃志剛1

（1.國網(wǎng)天津市電力公司，天津 050021；2.三川電力設(shè)備股份有限公司，河北保定 071051）

變電站交流變送器中無功的量測(cè)公式由于諧波的存在造成量測(cè)誤差，CT、PT同時(shí)存在計(jì)量誤差，造成遙測(cè)數(shù)據(jù)有偏。不僅影響狀態(tài)估計(jì)計(jì)算，還直接影響其它計(jì)算的精度。本文提出了利用遙測(cè)數(shù)據(jù)辨識(shí)修正系數(shù)的方法，通過修正系數(shù)來糾正量測(cè)的誤差，同時(shí)給出了現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證的結(jié)果。

輸電線路 量測(cè)誤差 修正系數(shù) 狀態(tài)估計(jì)

電力量測(cè)和遙測(cè)是電網(wǎng)運(yùn)行、分析、自動(dòng)化和計(jì)量的基礎(chǔ)，電網(wǎng)的運(yùn)行監(jiān)視、分析計(jì)算、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、變電站綜合自動(dòng)化、電力計(jì)量等都需要對(duì)電網(wǎng)的電力量測(cè)和遙測(cè)，量測(cè)和遙測(cè)數(shù)據(jù)是電網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，缺項(xiàng)不可，出錯(cuò)不可，猶如百河之源，水源一旦有誤，將造成所有河水遭污染。所以，國家電網(wǎng)公司調(diào)度控制中心自2005年著手電網(wǎng)的定量分析和計(jì)算，到2012年建成省網(wǎng)兩級(jí)調(diào)度的D5000系統(tǒng)，統(tǒng)一模型和數(shù)據(jù)格式，為電網(wǎng)的定量計(jì)算奠定了基礎(chǔ)。然而，SCADA數(shù)據(jù)仍然有問題［1］，一則是由于遙測(cè)有問題，存在壞數(shù)據(jù)，穩(wěn)態(tài)處理技術(shù)能夠加以處理［1-3］；二則量測(cè)有偏，尤其是無功功率問題較大。

本文詳細(xì)分析了量測(cè)有偏的產(chǎn)生原因，并提出了利用遙測(cè)數(shù)據(jù)，辨識(shí)線路功率修正系數(shù)，利用修正系數(shù)對(duì)量測(cè)進(jìn)行糾偏的理論依據(jù)。并利用D5000系統(tǒng)研究態(tài)進(jìn)行量測(cè)糾偏的驗(yàn)證，給出了驗(yàn)證實(shí)例。

1 量測(cè)有偏的原因

1.1 無功量測(cè)公式問題

變電站的交流變送器中無功的量測(cè)公式多采用：

其中，N為一個(gè)工頻周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)。

uk-N/4意味著電壓前移N/4個(gè)點(diǎn)，相當(dāng)于基波提前90°，如果沒有諧波，Eq.1與有功功率相仿，成立。

然而，實(shí)際系統(tǒng)中有諧波，4/Nku-對(duì)2次諧波意味著前移180°，3次諧波滯后90°，等等，Eq.1是不成立的。

可見，無功的數(shù)字量測(cè)公式只有在基波條件下成立，實(shí)際運(yùn)行中，由于存在諧波，造成無功量測(cè)誤差。電力法中要求諧波總量在5 %之內(nèi)，污染嚴(yán)重的可能達(dá)到10%，公式所造成的無功誤差在2%之內(nèi)。這就是為什么自動(dòng)化、監(jiān)視儀表將UI精度定在0.5%、有功功率1%，無功功率為2%的原因。

1.2 CT、PT誤差的影響

1.2.1 CT的誤差

CT的誤差分為幅差和角差，考慮CT的等效內(nèi)阻抗Zo和CT的二次等效負(fù)載ZL后，等效電路見圖1，電流在5%～120%間成立，幅差 Iδ和角差I(lǐng)δα：

所以， βI＞1， ΔαI＜0。

若 βI、Δ αI已知，對(duì)測(cè)得的 I.2'應(yīng)當(dāng)加以修正：

所以，由于CT的誤差應(yīng)修正功率：

可見， KIr＞0， KIm＜0。

1.2.2 PT的誤差

2 功率修正系數(shù)的推導(dǎo)

2.1 功率修正方程

綜合考慮無功量測(cè)公式誤差和CT誤差的影響后，得出修正功率方程：其中，K為待辨識(shí)的功率修正系數(shù)。

2.2 通過功率修正系數(shù)糾正量測(cè)有偏

CT和PT誤差的修正系數(shù)合并，有：

因?yàn)椋?/p>

S=P +jQ=（P'+jQ'）·（1+Kr+jKm），得：

Eq. 9 P=P'+ΔP， ΔP =Kr·P'-Km·Q'

Eq. 10Q=Q'+ΔQ ，ΔQ =Kr·Q'+Km·P'

采用上述公式修正功率，其中： P'為有功遙測(cè)值， Q'為無功遙測(cè)值，ΔP為有功修正值，ΔQ為無功修正值。Kr為修正系數(shù)的實(shí)部，Km為修正系數(shù)的虛部。

3 由遙測(cè)數(shù)據(jù)辨識(shí)修正系數(shù)

3.1 遙測(cè)數(shù)據(jù)

一條線路的遙測(cè)數(shù)據(jù)是線路兩側(cè)有功功率、無功功率、電流和母線電壓的遙測(cè)值集合，m = 1，2，…，M；一臺(tái)變壓器的遙測(cè)數(shù)據(jù)是變壓器兩側(cè)或三側(cè)有功功率、無功功率、電流和母線電壓的遙測(cè)值集合

一個(gè)區(qū)域電網(wǎng)由L條線路、b臺(tái)兩繞組變壓器和B臺(tái)三繞組變壓器組成，其遙測(cè)數(shù)據(jù)也是這些線路和變壓器的有功功率、無功功率、電流和母線電壓的遙測(cè)值集合 ?=ЦL+∏b+ⅢB。

時(shí)間上，至少1分鐘一個(gè)采樣，跨度至少一天，總采樣M個(gè)。

3.2 數(shù)據(jù)處理

對(duì)遙測(cè)數(shù)據(jù)按照穩(wěn)態(tài)技術(shù)處理［1］，得：其中

3.3 辨識(shí)功率修正系數(shù)

3.3.1 辨識(shí)功率修正系數(shù)

將Eq.11的遙測(cè)穩(wěn)態(tài)值代入Eq.5、再代入Eq.6，由于量測(cè)干擾影響，Eq.6不再等于0，而是等于誤差列向量ε，令，

J =εT·ε

要J取最小值，按照最優(yōu)化算法，求得修正系數(shù)K。

3.3.2 通過修正系數(shù)糾正量測(cè)誤差

求得的修正系數(shù)如Eq.8所示，包含實(shí)部Kr和虛部Km，將Kr和Km依次帶入Eq.9和Eq.10，分別計(jì)算修正后的有功功率P和無功功率Q。

4 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證

通過上述方法成功辨識(shí)出武常I線的功率修正系數(shù)，其中源側(cè)修正系數(shù)為：0.00839+0.00798i，荷側(cè)修正系數(shù)為：2.84E-14+ 0.00879i。在D5000系統(tǒng)研究態(tài)通過將修正系數(shù)在線修正遙測(cè)數(shù)據(jù)后，進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)計(jì)算，遙測(cè)數(shù)據(jù)修正前后的狀態(tài)估計(jì)結(jié)果對(duì)比分析如下：

由圖2、圖3對(duì)比可見，圖2中，未修正遙測(cè)數(shù)據(jù)之前的誤差曲線，源側(cè)的有功和無功誤差曲線相對(duì)于坐標(biāo)0軸有偏較大，不是在0軸上下波動(dòng)；荷側(cè)無功誤差曲線相對(duì)于0軸有少許偏差，源側(cè)有功誤差曲線偏離0軸較少。圖3中，遙測(cè)數(shù)據(jù)修正之后的誤差曲線，無論源側(cè)還是荷測(cè)，有功誤差和無功誤差都在0軸上下均衡波動(dòng)，不再偏離0軸，可見修正效果明顯。

5 結(jié)語

本文提出的利用D5000遙測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)過穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)處理［1-2］后，辨識(shí)功率修正系數(shù)，然后利用功率修正系數(shù)在線糾正量測(cè)公式和CT、PT造成的計(jì)量誤差。通過D5000系統(tǒng)研究態(tài)的在線試驗(yàn)，驗(yàn)證了該技術(shù)的可行性，經(jīng)過修正之后的遙測(cè)數(shù)據(jù)帶入D5000系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)計(jì)算，誤差曲線對(duì)比顯示，量測(cè)有偏得到很好的糾正。

本文采用的穩(wěn)態(tài)處理技術(shù)［2］和修正系數(shù)辨識(shí)技術(shù)［2］，已經(jīng)申請(qǐng)國家發(fā)明專利。

［1］郝玉山，等.遙測(cè)數(shù)據(jù)中的壞數(shù)據(jù)機(jī)理及其處理［J］.南方電網(wǎng)技術(shù)，2012，6（5）∶1-6.

［2］郝玉山.基于穩(wěn)態(tài)遙測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)線路參數(shù)辨識(shí)的方法和系統(tǒng)［J］.中國發(fā)明專利，201310077049.

［3］郝玉山.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)［J］.中國發(fā)明專利.201210408534.

郭凌旭（1974—），男，河北保定人，高級(jí)工程師，主要研究方向：電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)原理及應(yīng)用；張志君（1985—），女，天津人，主要研究方向：電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)原理及應(yīng)用；陳建波（1975—），男，河北保定人，工程師，主要研究方向：電力遙測(cè)數(shù)據(jù)處理及電網(wǎng)元件參數(shù)辨識(shí)方面的研究；黃志剛（1978—），男，天津人，高級(jí)工程師，主要研究方向：電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行控制。