由遙測數(shù)據(jù)辨識線路功率修正系數(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）

由遙測數(shù)據(jù)辨識線路功率修正系數(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公式由于諧波的存在造成量測誤差，CT、PT同時存在計量誤差，造成遙測數(shù)據(jù)有偏。不僅影響狀態(tài)估計計算，還直接影響其它計算的精度。本文提出了利用遙測數(shù)據(jù)辨識修正系數(shù)的方法，通過修正系數(shù)來糾正量測的誤差，同時給出了現(xiàn)場驗證的結(jié)果。

輸電線路 量測誤差 修正系數(shù) 狀態(tài)估計

電力量測和遙測是電網(wǎng)運行、分析、自動化和計量的基礎(chǔ)，電網(wǎng)的運行監(jiān)視、分析計算、電網(wǎng)調(diào)度自動化、變電站綜合自動化、電力計量等都需要對電網(wǎng)的電力量測和遙測，量測和遙測數(shù)據(jù)是電網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，缺項不可，出錯不可，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)的定量分析和計算，到2012年建成省網(wǎng)兩級調(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］；二則量測有偏，尤其是無功功率問題較大。

本文詳細(xì)分析了量測有偏的產(chǎn)生原因，并提出了利用遙測數(shù)據(jù)，辨識線路功率修正系數(shù)，利用修正系數(shù)對量測進行糾偏的理論依據(jù)。并利用D5000系統(tǒng)研究態(tài)進行量測糾偏的驗證，給出了驗證實例。

1 量測有偏的原因

1.1 無功量測公式問題

變電站的交流變送器中無功的量測公式多采用：

其中，N為一個工頻周期內(nèi)的采樣點數(shù)。

uk-N/4意味著電壓前移N/4個點，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，實際系統(tǒng)中有諧波，4/Nku-對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)字量測公式只有在基波條件下成立，實際運行中，由于存在諧波，造成無功量測誤差。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，對測得的 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為待辨識的功率修正系數(shù)。

2.2 通過功率修正系數(shù)糾正量測有偏

CT和PT誤差的修正系數(shù)合并，有：

因為，

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'為有功遙測值， Q'為無功遙測值，ΔP為有功修正值，ΔQ為無功修正值。Kr為修正系數(shù)的實部，Km為修正系數(shù)的虛部。

3 由遙測數(shù)據(jù)辨識修正系數(shù)

3.1 遙測數(shù)據(jù)

一條線路的遙測數(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值集合，m = 1，2，…，M；一臺變壓器的遙測數(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值集合

一個區(qū)域電網(wǎng)由L條線路、b臺兩繞組變壓器和B臺三繞組變壓器組成，其遙測數(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值集合 ?=ЦL+∏b+ⅢB。

時間上，至少1分鐘一個采樣，跨度至少一天，總采樣M個。

3.2 數(shù)據(jù)處理

對遙測數(shù)據(jù)按照穩(wěn)態(tài)技術(shù)處理［1］，得：其中

3.3 辨識功率修正系數(shù)

3.3.1 辨識功率修正系數(shù)

將Eq.11的遙測穩(wěn)態(tài)值代入Eq.5、再代入Eq.6，由于量測干擾影響，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)糾正量測誤差

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

4 現(xiàn)場驗證

通過上述方法成功辨識出武常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)在線修正遙測數(shù)據(jù)后，進行狀態(tài)估計計算，遙測數(shù)據(jù)修正前后的狀態(tài)估計結(jié)果對比分析如下：

由圖2、圖3對比可見，圖2中，未修正遙測數(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于坐標(biāo)0軸有偏較大，不是在0軸上下波動；荷側(cè)無功誤差曲線相對于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，遙測數(shù)據(jù)修正之后的誤差曲線，無論源側(cè)還是荷測，有功誤差和無功誤差都在0軸上下均衡波動，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遙測數(shù)據(jù)，經(jīng)過穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)處理［1-2］后，辨識功率修正系數(shù)，然后利用功率修正系數(shù)在線糾正量測公式和CT、PT造成的計量誤差。通過D5000系統(tǒng)研究態(tài)的在線試驗，驗證了該技術(shù)的可行性，經(jīng)過修正之后的遙測數(shù)據(jù)帶入D5000系統(tǒng)進行狀態(tài)估計計算，誤差曲線對比顯示，量測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)辨識技術(shù)［2］，已經(jīng)申請國家發(fā)明專利。

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

［2］郝玉山.基于穩(wěn)態(tài)遙測技術(shù)實現(xiàn)線路參數(shù)辨識的方法和系統(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，高級工程師，主要研究方向：電力調(diào)度自動化系統(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：電力遙測數(shù)據(jù)處理及電網(wǎng)元件參數(shù)辨識方面的研究；黃志剛（1978—），男，天津人，高級工程師，主要研究方向：電力系統(tǒng)調(diào)度運行控制。