提高电力系统状态估计数据精度的方法

提高电力系统状态估计瞄精度的方法朱涛;叶华【摘要】电力系统状态估计是电网在线分析的重要基础.但在实际应用中，提高电力系统状态估计数据精度非常困难.本文结合实际工作，提出了基于调度自动化系统数据质量评价的坏数据排查及定位方法，总结出状态估计工程实用化的调试方法，建立了规范的状态估计数据精度运维闭环管理机制.自本文方法实施后，云南省调状态估计合格率大幅提升，达到98%以上，促进了调度员潮流、DTS、安全分析、在线短路电流计算等高级应用功能实用化，提高了云南电网的自动化水平，取得了巨大的经济交攵益和社会效益.【期刊名称】《云南电力技术》【年(卷)，期】2017(045)003【总页数】5页(P95-99)【关键词】状态估计;数据质量;精度;电力系统【作者】朱涛;叶华【作者单位】云南电力调度控中心，昆明650011;云南电力调度控中心，昆明650011【正文语种】中文【中图分类】TM73随着电网规模的不断扩大，电网结构及运行方式日趋复杂，电网运行对调度自动化系统在线分析决策实用性的需求越来越高，调度员潮流、在线短路电流、电网稳定计算等高级应用功能在调度运行工作中发挥的辅助决策作用越来越大［1-4］。状态估计作为高级应用功能的基础，其计算结果的准确度直接决定了在线分析决策的结果。因此，提高电力系统状态估计数据精度对调度自动化系统高级应用功能的实用化和电网安全稳定运行有着重要意义。由于SCADA数据存在不完整、不精确、不良数据等固有缺点，且状态估计数据精度受各量测数据的权重、模型和参数影响较大，存在某些关键量测符号反向或数值偏差较大，导致一大片区域数据精度较差，且错误量测数据隐藏于其中，不便查找等问题。虽然学术界针对状态估计算法提出了大量改进方法［5-7］，但这些改进方法在工程上并不实用。因此，在电网运行中，提高电力系统状态估计数据精度非常困难。本文结合实际工作并通过长期探索，提出了基于调度自动化系统数据质量评价的坏数据排查及定位方法，总结出状态估计不收敛、有功功率及无功功率不合格等方面的工程调试方法，建立了状态估计规范化运维管理机制，开发了状态估计合格率异常实时监视及智能告警自本文提出的方法应用后，云南省调状态估计精度大幅提升，达到98%以上，提升了电网调度自动化在线分析应用功能实用性，取得了巨大的经济效益和社会效益。1.1测点考核判据母线有功不平衡判据：式中：pj是母线i所连支路j的有功注入；*bus为母线有功不平衡门槛值。母线无功不平衡判据：式中：Qj是母线i所连支路j的无功注入；£Qbus为母线无功不平衡门槛值。线路有功不平衡判据：式中：Pi、Pj分别为线路ij的i端、j端流入线路的有功；Ploss为线路ij的有功损耗次Pline为线路有功不平衡门槛值。线路无功不平衡判据：式中：Qi、Qj分别为线路ij的i端、j端流入线路的无功；Qloss为线路ij的无功损耗（含线路充电功率）；£Qline为线路无功不平衡门槛值。变压器有功不平衡判据：式中：Pj为变压器i的j卷流入变压器的有功；Ploss为j卷的有功损耗；£Ptran为变压器有功不平衡门槛值。变压器无功不平衡判据：式中：Qj为变压器i的j卷流入变压器的无功；Qloss为j卷的无功损耗；£Qtran为变压器无功不平衡门槛值。PQI不匹配判据：式中：Ical为根据设备有功、无功及所连母线电压计算的电流值；Iscada为量测的电流值；£I为PQI不匹配门槛值。1.2测点质量评价线路有功量测评分：式中：ASi为线路的i端有功量测得分变化值；设线路的i端与母线k相连，有式（8）详述如下：a）如果母线k有功平衡，则所连线路i端有功量测加1分，否则减1分；b）如果所在线路有功平衡，则i端有功量测加1分，否则减1分；c）如果线路i端PQI匹配，则本端有功量测加1分，否则减1分。线路无功量测评分：式中：ASi为线路的i端无功量测得分变化值；设线路的i端与母线k相连，有式（9）详述如下：a）如果母线k无功平衡，则所连线路i端无功量测加1分，否则减1分；b）如果所在线路无功平衡，则i端无功量测加1分，否则减1分；c）如果线路i端PQI匹配，则本端无功量测加1分，否则减1分。变压器卷有功量测评分：式中：ASi为变压器卷i的有功量测得分变化值；设变压器卷i属于变压器j且与母线k相连，有式（10）详述如下：a）如果母线k有功平衡，则所连变压器卷i的有功量测加1分，否则减1分；b）如果所在变压器j有功平衡，则变压器卷i的有功量测加1分，否则减1分；c）如果变压器卷i的PQI匹配，则本卷有功量测加1分，否则减1分。变压器卷无功量测评分：式中：ASi为变压器卷i的无功量测得分变化值；设变压器卷i属于变压器j且与母线k相连，有式（11）详述如下：a）如果母线k无功平衡，则所连变压器卷i的无功量测加1分，否则减1分；b）如果所在变压器j无功平衡，则变压器卷i的无功量测加1分，否则减1分；c）如果变压器卷i的PQI匹配，则本卷无功量测加1分，否则减1分。总体思路：首先依据测点数据质量得分找出测量误差较大的厂站，排除坏数据。然后分层分区对有功、无功、电压逐步调整，消除不合格的有功功率、无功功率和电压。具体工程调试方法如下：2.1状态估计不收敛调试方法若状态估计发散，则查看电气岛信息，找到达到迭代极限的厂站，核查有功/无功最大误差的设备，核查设备参数数值、符号、标幺值有名值/铭牌值类型是否合理，查看是否存在大量遥测遥信不刷新、大片不可观测区等问题。2.2状态估计有功功率不合格调试方法定位相关厂站和设备，核查相关厂站遥测、遥信预判断结果，检查数值和符号是否正确，是否有负荷性质的间隔被排除，排除厂站遥测遥信和网络拓扑的问题，调整元件参数特别是电抗、电阻参数。对于存在环网的情况应考虑到环网路径上线路参数搭配是否合理。机组的有功不合格时，需注意厂用电率是否正确或合理。2.3状态估计无功功率不合格调试方法定位相关厂站和设备，核查相关厂站遥测、遥信预判断结果，检查数值和符号是否正确，是否有负荷性质的间隔被排除，排除厂站遥测遥信和网络拓扑的问题，调整元件参数特别是充电功率、电阻参数。对于存在环网的情况应考虑到环网路径上线路参数搭配是否合理。对于双主变若存在无功环流，则检查主变额定电压和档位设置是否正确，核实状态估计的主变档位值是否一致，若计算档位始终不一致，可考虑取消主变档位设置，调整主变额定电压。主变低压侧无功偏差较大时，检查电容电抗无功数值、符号、额定电压和额定容量设置是否正确，低压侧母线电压计算值是否异常。2.4状态估计电压不合格调试方法高压侧母线电压不合格时应检查相关出线参数设置是否正确，检查相连厂站的母线电压是否异常；中低压侧母线电压不合格时，确认高压侧母线电压是否正常，检查主变各侧参数、额定电压和档位设置是否正确，必要时，可考虑取消主变档位设置，调整主变额定电压。2.5状态估计数据精度运维的闭环管理机制规范调度自动化模型参数维护流程，确保SCADA模型和状态估计模型（rtnet库）完全匹配。调度自动化系统实行图模库一体，网络建模通过画面厂站图填库生成数据库电网结构涉及到状态估计的包括SCADA库和rtnet库。SCADA库是调度自动化系统的基础，对应厂站端〃四遥”关联关系，由专人负责维护，须确保遥测遥信正确。画面厂站图须首先填SCADA库，并且验证通过由逻辑库发布到实时运行物理库，发布成功之后才可以填rtnet库。SCADA建模填库与状态估计模型参数密切相关，需要由专人审核甚至是两次审核。通常，厂站遥测遥信接入维护工作与PAS的维护工作分工是分开的，SCADA画面和建模可由PAS维护人员审核，若发现错误，须由SCADA维护人员消除后才能维护PAS。保证SCADA画面和建模正确后，通过画面厂站图填rtnet逻辑库生成数据库电网结构，依次填入PAS所需参数。参数对于状态估计的准确性影响至关重要，尽量使用实测参数，且应有专人审核。rtnet库中的参数不能轻易修改，应设置相应用户权限，只有PAS维护人员和审核人员可以修改。对整个电网结构完整性进行验证，把验证通过的网络逻辑库发布到实时运行的物理库。发布完之后必须发布画面，以利于厂站导出的SVG文件进行模型拼接。流程如下图1所示。本文提出的调试方法已成功用于云南电网，自该方法实施后，云南省调状态估计数据精度和电网调度自动化在线分析应用功能实用性得到了大幅提升。3.1电力系统状态估计合格率大幅提升此前，云南省调状态估计精度维持在92.5%左右。自2013年4月实施本文调试方法后，截止2014年3月，累计发现并消除厂站量测数值及符号异常70多条次，调整线路参数519次，主变参数253次，电容电抗参数120次，高抗参数20次。对新投产设备量测数值及符号进行校核，将异常降到最低，进一步提升自动化系统遥测遥信数据质量，为电网调度安全稳定运行提供了有力保障。仅仅通过一个季度，云南省调状态估计数据精度就由92.5%左右大幅度提高到97%，后续逐步提升到98%，自2015年起，云南省调状态估计合格率维持在98%以上。本文方法实施前后云南省调状态估计数据精度的对比曲线如图2所示，2014年3月~2016年3月云南省调状态估计情况如图3所示，状态估计合格率实时监视画面如图4所示。3.2电网调度自动化在线分析应用功能实用性此前，云南省调在线分析应用功能几乎不可用，调度员潮流平均每月使用次数10次左右，DTS启用总次数不到5次，安全分析和在线短路电流计算使用总次数均不到10次。从2013年4月实施本文方法后，调度员潮流、DTS、安全分析、在线短路电流计算等在线分析应用功能实用性逐步提升，使用频率越来越高。其中，调度员潮流平均每月使用次数提高到500次左右，收敛率达到100%，平均误差不到1.5%。DTS基本上能满足调度培训需求，平均每月使用次数4-6次。安全分析和在线短路电流计算结果准确性较开展本工作之前有较大提升，逐步达到实用性要求，为电网调度安全稳定运行提供有力的支撑。本文提出的状态估计调试方法不仅适用于省级电网，也适用于网级及地区级电网。目前云南省调已经将该方法推广到云南17个地调，随着工作的进一步推进，云南各地区电网的状态估计数据精度将会得到大幅度提高，为云南电网自动化水平奠定了坚实基础。朱涛(1978)，男，高级工程师，工学博士，研究方向为电力系统分析与控制、电网调度自动化。Email:taozh78@163com。叶华(1987)，男，工程师，从事电网调度自动化系统运维及管理，。【相关文献】汪际峰.南方电网一体化电网运行智能系统建设初探[J].南方电网技术，2012,6(2)：1-5.张伯明，孙宏斌，吴文传，等.智能电网控制中心技术的未来发展[J].电力系统自动化，2009,33(17):21-28.徐泰山，许剑冰，鲍颜红，等.互联电网预防控制和紧急控制在线预决策系统[J].电力系统自动化，2006,3(7):1-4.马韬韬，郭创新，曹一