基於穩態遙測技術的電力線路參數辨識裝置製造方法
2023-10-17 20:25:34
基於穩態遙測技術的電力線路參數辨識裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基於穩態遙測技術的電力線路參數辨識裝置，包括電力線路N1端參數辨識單元、電力線路N2端參數辨識單元和主站系統；所述電力線路N1端參數辨識單元包括第一線路採集單元、第一RTU，所述電力線路N1端參數辨識單元還包括第一CPU模塊、第一存儲模塊、第一GPS時鐘模塊、第一RS485接口和第二RS485接口；所述電力線路N2端參數辨識單元與電力線路N1端參數辨識單元的結構相同。本實用新型的有益效果在於在不改變現有電力系統EMS運行系統模型的情況下，能夠準確辨識出線路運行的參數；而且投入小，安裝方便，實用性強；同時在線運行也可以會提高電力系統EMS系統的應用。
【專利說明】基於穩態遙測技術的電力線路參數辨識裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基於穩態遙測技術的電力線路參數辨識裝置，屬於電力系統線路參數辨識【技術領域】。
【背景技術】
[0002]電力線路的參數是電網的基礎數據，電力系統中眾多的分析程序，依賴於參數的準確性，不僅是電力系統狀態估計的精度，尤其是故障分析、安全分析、電壓及無功優化，對電網設備的參數精度依賴性更高。因此，準確的電網設備參數，對於保證電力系統的安全穩定運行具有非常重要的意義。
[0003]在實際應用中，大多數線路和設備參數都是設計值及設備投運前的實際測量值，在實際應用中發現，其與真實的參數值相差很大，有的誤差超過200%或更高。究其原因，實際測量中，測量精度不夠，工頻幹擾對實測結果影響很大，而且隨著時間的推移，線路及設備的老化，帶來參數的改變，為此必須找到更好的方法來獲得線路及設備的真實參數。
[0004]利用遙測數據對線路參數進行辨識是其中一種比較好的方法，其中主要有兩種方法:一是基於單一時段量測多個設備數據的參數辨識與估計法；二是基於多個時段量測單個設備數據的參數辨識與估計法。前者主要有增廣狀態估計法或參差靈敏度法，後者主要有「基於WAMS/SCADA混合量測的電網參數辨識與估計」(《電力系統自動化》)、「基於PMU實測數據的輸電線路參數在線估計方法」(《電力系統自動化》)、「基於PMU量測數據的電力線路參數的辨識與估計方法」(中國專利申請201110024996.6)。上述方法各有優缺點，但由於對遙測數據及其壞數據產生的機理不了解，所以計算結果呈現不穩定性，甚至誤差較大。
[0005]現有技術使RTU通過485總線和線路採集單元相連，實時讀取線路採集單元的採集數據，其中線路採集單元(見圖3)包括電壓傳感器、電流傳感器、多路開關、採樣保持電路、A/D轉換電路、CPU單元和RS485接口 ；電壓傳感器與電流傳感器分別經多路開關、採樣保持電路、A/D轉換電路接CPU單元的數據輸入端；所述CPU單元的數據輸出端經RS485接口接RS485接口 ；電壓傳感器、電流傳感器、多路開關、A/D轉換電路的控制端分別接所述CPU單元的相應埠。目前國網運行的RTU系統，均採用綜合自動化101規約、遠動數據傳送103規約等，規約裡沒有時標，而是根據系統設定，定時將裝置採集的當前數據發送到主站系統，主站系統將採集的數據進行斷面對齊，並打上時標。由於通訊、裝置時鐘不同步等多種問題的存在，造成數據不穩定，並且主站系統很難將同一時刻的數據進行對齊。
[0006]線路參數辨識模型是個穩態模型，其要求數據首先為穩態數據，再就是數據要同一時間斷面。前面提到的參數辨識方法，由於對測數據及其壞數據產生的機理不了解，雖然也是用了各種技術來提高數據的精度，但都不是很理想。
實用新型內容
[0007]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種不影響電力系統EMS系統運行、並能夠準確辨識出線路運行參數的基於穩態遙測技術的電力線路參數辨識裝置。[0008]本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案:一種基於穩態遙測技術的電力線路參數辨識裝置，包括電力線路NI端參數辨識單元、電力線路N2端參數辨識單元和主站系統；所述電力線路NI端參數辨識單元包括第一線路採集單元、第一 RTU,所述電力線路NI端參數辨識單元還包括第一 CPU模塊、第一存儲模塊、第一 GPS時鐘模塊、第一 RS485接口和第二 RS485接口 ；
[0009]所述第一線路採集單元的輸入端接電力線路的NI端；所述第一線路採集單元的輸出端經第一 RS485接口接第一 CPU模塊；所述第一 GPS時鐘模塊的輸出端接第一 CPU模塊的相應輸入端；所述第一存儲模塊與第一 CPU模塊雙向連接；所述第一 CPU模塊的輸出端經第二 RS 485接口與第一 RTU雙向連接；所述第一 RTU通過光纖與主站系統雙向連接；
[0010]所述電力線路N2端參數辨識單元與電力線路NI端參數辨識單元的結構相同,其包括第二線路採集單元、第二 RTU、第二 CPU模塊、第二存儲模塊、第二 GPS時鐘模塊、第三RS485接口和第四RS485接口 ；所述第二線路採集單元的輸入端接電力線路的N2端。
[0011]第一所述CPU模塊與第二 CPU模塊的型號均為SCYC001 ;所述第一存儲模塊與第二存儲模塊的型號均為SCYCM ;所述第一 GPS時鐘模塊與第二 GPS時鐘模塊型號均為SCYCTIME ;所述第一 RS485埠、第二 RS485埠、第三RS485埠、第四RS485埠和第五RS485埠的型號均為SCYC485。
[0012]本實用新型的有益效果在於:
[0013](I)在不改變現有電力系統EMS運行系統模型的情況下，提高數據的可用性，不影響電力系統EMS系統的運行，並能夠準確辨識出線路運行的參數；
[0014](2)投入小，安裝方便，實用性強；
[0015](3)在線運行也可以會提高電力系統EMS系統的應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的原理框圖；
[0017]圖2為電力線路的等效電路；
[0018]圖3為第一線路採集單元的原理框圖。
【具體實施方式】
[0019]由圖1-2所示的實施例可知,本實施例包括電力線路NI端參數辨識單元、電力線路N2端參數辨識單元和主站系統；所述電力線路NI端參數辨識單元包括第一線路採集單元、第一 RTU，所述電力線路NI端參數辨識單元還包括第一 CPU模塊、第一存儲模塊、第一GPS時鐘模塊、第一 RS485接口和第二 RS485接口 ；
[0020]所述第一線路採集單元的輸入端接電力線路的NI端；所述第一線路採集單元的輸出端經第一 RS485接口接第一 CPU模塊；所述第一 GPS時鐘模塊的輸出端接第一 CPU模塊的相應輸入端；所述第一存儲模塊與第一 CPU模塊雙向連接；所述第一 CPU模塊的輸出端經第二 RS 485接口與第一 RTU雙向連接；所述第一 RTU通過光纖與主站系統雙向連接；
[0021]所述電力線路N2端參數辨識單元與電力線路NI端參數辨識單元的結構相同,其包括第二線路採集單元、第二 RTU、第二 CPU模塊、第二存儲模塊、第二 GPS時鐘模塊、第三RS485接口和第四RS485接口 ；所述第二線路採集單元的輸入端接電力線路的N2端。[0022]第一所述CPU模塊與第二 CPU模塊的型號均為SCYC001 ;所述第一存儲模塊與第二存儲模塊的型號均為SCYCM ;所述第一 GPS時鐘模塊與第二 GPS時鐘模塊型號均為SCYCTIME ;所述第一 RS485埠、第二 RS485埠、第三RS485埠、第四RS485埠和第五RS485埠的型號均為SCYC485。
[0023]所述第一線路採集單元包括第一電壓傳感器、第一電流傳感器、第一多路開關、第一米樣保持電路、第一 A/D轉換電路、第三CPU單兀和第五RS485接口 ；所述第一電壓傳感器與第一電流傳感器分別經第一多路開關、第一採樣保持電路、第一 A/D轉換電路接第三CPU單元的數據輸入端；所述第三CPU單元的數據輸出端經第五RS485接口接第一RS485接口 ；所述第一電壓傳感器、第一電流傳感器、第一多路開關、第一 A/D轉換電路的控制端分別接所述第三CPU單元的相應埠 ；所述第一線路採集單元與第二線路採集單元的結構相同。
[0024]本實施例的工作過程如下:
[0025]1、電力線路前端參數辨識單元的工作過程。
[0026]所述第一數據採集單元的第一電壓傳感器採集電力線路的NI端的電壓信號Ulk,第一數據採集單元的第一電流傳感器採集電力線路的NI端的電流信號Ilk ;所述電壓信號與電流信號分別經第一數據採集單元的第一多路開關、第一採樣保持電路和第一 A/D轉換電路，由模擬信號轉換為數位訊號；所述數位訊號經第一數據採集單元的第三CPU單元進行運算處理，形成電壓信號Ulk'電流信號/#、有功功率和無功功率Qlk的數位訊號量，再通過所述第一數據採集單元的第五RS485埠及所述本裝置的第一 RS485埠輸入所述第一 CPU模塊；所述第一 CPU模塊將採集的實時數據存儲到第一存儲模塊，該實時數據是具有一定時間段的歷史斷面數據A，比如5秒鐘數據；所述第一 GPS時鐘模塊定時觸發中斷，其一般定在整秒進行觸發，比如每I秒觸發一次，或每5秒一次，這裡的整秒數是指時鐘的毫秒數為O的時刻，以便對不同地點的數據進行時鐘同步；所述第一 CPU模塊進入中斷，讀取歷史斷面數據A的數據，並調用所述第一 CPU模塊中的穩態數據處理程序，將計算結果保存為歷史斷面數據B，歷史斷面數據B帶有時標信息；所述第一 RTU通過第二 RS485埠讀取第一存儲模塊中的實時數據，這裡的實時數據為讀取的斷面數據B的數據，即穩態數據；所述第一 CPU模塊接收到第一 RTU的讀取數據命令後，分析當前時鐘並將時鐘整定在5秒的整數倍上(這裡的5秒是個概數，也可以是I秒、10秒……)，並讀取存儲模塊中斷面數據B的數據，時間為整定好的時間再減5秒(這裡的5秒是個概數，也可以是I秒、10秒……)，即讀取前一個時間斷面的數據。
[0027]所述第一 CPU模塊將讀取的斷面數據B的數據按格式(一般按數據採集單元的規約格式發送，也可以調整，規約一般是Modbus、PML Mesters (DNP 3)等)通過第二 RS485埠發送到第一 RTU ;所述第一 RTU將數據實時發送到主站系統，這樣就保證了主站系統收到的數據為同一時間斷面的數據，減小了時鐘誤差。
[0028]2、電力線路末端參數辨識單元工作過程。
[0029]同理，所述第二數據採集單元的第二電壓傳感器採集電力線路的N2端的電壓信號&,，第二數據採集單元的第二電流傳感器採集電力線路的N2端的電流信號4,，所述電壓信號U2k和電流信號I2k的傳輸過程與上述原理相同。
[0030]所述主站系統對電壓信號Ulk、電流信號4、有功功率無功功率Qlk、電壓信號u2k、電流信號/|、有功功率無功功率Q2k的處理過程如下:
[0031]第一步輸入量測結果。
[0032]所述主站系統接收RTUl和RTU2的發送的實時數據，得到線路兩端同一時刻下的量測結果Qlk，Ulk, Ilk, P2k, Q2k,, U2k』 I2k,其中A是隨著時間遞增的，表明量測結果對應某個確定時刻。
[0033]第二步進行穩態判斷及量提取工作。
[0034]無論Plk、Qlk或P2k、Q2k、Ik Ulk =I2k= Ik)統稱為連續物理量Xk,對其中任何一個連續物理量，如果當地系統處於穩態，測量受到隨機幹擾，由概率統計可知，Xk
e X, X屬於平穩隨機過程，
【權利要求】
1.一種基於穩態遙測技術的電力線路參數辨識裝置，包括電力線路NI端參數辨識單元、電力線路N2端參數辨識單元和主站系統；所述電力線路NI端參數辨識單元包括第一線路採集單元、第一 RTU，其特徵在於:所述電力線路NI端參數辨識單元還包括第一 CPU模塊、第一存儲模塊、第一 GPS時鐘模塊、第一 RS485接口和第二 RS485接口 ； 所述第一線路採集單元的輸入端接電力線路的NI端；所述第一線路採集單元的輸出端經第一 RS485接口接第一 CPU模塊；所述第一 GPS時鐘模塊的輸出端接第一 CPU模塊的相應輸入端；所述第一存儲模塊與第一 CPU模塊雙向連接；所述第一 CPU模塊的輸出端經第二 RS 485接口與第一 RTU雙向連接；所述第一 RTU通過光纖與主站系統雙向連接； 所述電力線路N2端參數辨識單元與電力線路NI端參數辨識單元的結構相同,其包括第二線路採集單元、第二 RTU、第二 CPU模塊、第二存儲模塊、第二 GPS時鐘模塊、第三RS485接口和第四RS485接口 ；所述第二線路採集單元的輸入端接電力線路的N2端。
2.根據權利要求1所述的基於穩態遙測技術的電力線路參數辨識裝置，其特徵在於:第一所述CPU模塊與第二 CPU模塊的型號均為SCYC001 ;所述第一存儲模塊與第二存儲模塊的型號均為SCYCM ;所述第一 GPS時鐘模塊與第二 GPS時鐘模塊型號均為SCYCTIME ;所述第一至第四RS485埠的型號均為SCYC485。
【文檔編號】G01R27/26GK203433046SQ201320386717
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月2日 優先權日:2013年7月2日
【發明者】楊興宇, 樊彥坤, 賈京華, 翟萬生, 孫國旺, 孟興來, 王劍, 陳建波, 康磊 申請人:國家電網公司, 河北省電力公司, 三川電力設備股份有限公司