金学成，邹根华，张浩，孙玥，崔波
（1，国网江西省电力公司，江西南昌 330077;
2，国网冀北电力有限公司，北京 100053；
3，清华大学电机系电力系统国家重点实验室，北京 100084）
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摘要：错误的电网参数导致电力系统中状态估计结果出现偏差，严重影响各种高级应用的实用性。首先分析了一种能够自动排除不良数据对状态估计的影响且具有较高计算效率的抗差状态估计模型；然后提出了通过计算量测偏差与线路平衡状态来生成可疑线路的方法；最后采用变步长积分法估计可疑线路的参数修正值。通过在某省级电网调度中心的应用，实测结果验证了该方法的正确性与有效性。
关键词：电网参数；辨识与估计；电力系统；状态估计
0引言
近些年随着经济发展的需要，电网建设的规模越来越大，电网的结构与运行模式也越来越复杂。为保证电网运行的安全性与可靠性，要求智能电网调度系统能够准确并快速地获取电力系统中的运行状态，完成对电网的在线决策与控制。在实际的电网智能管理系统运行中，表征系统运行状态的基础是电网的状态估计计算模块，而状态估计计算的结果正确与否又取决于量测采集的准确性及电力系统网络参数的精确程度。如何从海量的电网数据中，有效辨识出参数不正确的设备，提高调度自动化基础数据的质量和状态估计的合格率，已成为制约电力系统高级应用水平进一步提高的瓶颈问题。
电网模型的参数辨识与估计已成为智能电网系统中的关键技术。在可疑参数辨识研究中，拉格朗日辨识法计算量较大且与已有状态估计系统兼容性差，存在不少需要解决的问题。基于参数一目标函数灵敏度的参数估计方法针对可疑支路，计算出该支路的参数对状态估计目标函数的灵敏度，通过逐渐改变参数迭代逼近真实值的方法寻找模型参数，解决了传统参数估计方法的数值稳定性问题。而基于参数一目标函数灵敏度的参数估计方法对于量测质量较为敏感，容易出现误报的问题。针对参数辨识过程中状态估计计算结果存在大误差点的情况，本文提出了一种考虑抗差状态估计大误差点的电网可疑参数辨识与估计方法，开发了基于D5000平台系统的智能电网模型参数辨识与估计系统，并成功将该系统应用到某省级电网调度中心。
1 抗差状态估计模型
传统的抗差状态估计模型主要包括广义M估计、平方一最小绝对值型等。近年来又出现了SHGM模型、最大支持率模型等不少新型抗差状态估计模型，这些方法主要是通过增加有利于估计的信息从而大大提高估计的抗差性。
文献[13]提出了指数型目标函数电力系统抗差状态估计模型，该模型不仅能大大提高不良数据辨识能力而且还具备较高的计算效率。考虑到状态估计过程中可能存在不良量测数据情况与实际应用系统对计算效率的要求，本文采用指数型目标函数状态估计模型，可表示为
式中：x为n维系统状态变量；（cJ。为第i号量测的权重；Z为第i号量测值：^。（工）第i号量测函数；矿为Paren窗宽；c(z)=0为P维零注等式约束。
与其他传统抗差状态估计相比，指数型目标函数连续可微，在系统整体量测残差较小的数据环境下，计算结果与最小二乘估计法性能相似：而在系统整体量测较差、量测残差较大的环境中，该估计模型的目标函数具有排除不良数据的能力。
2可疑参数辨识
电力系统网络参数主要包括电抗、电阻等静态参数。在当前的电力系统中，获得完全正确的电网参数与量测数据非常困难，因此对错误参数或不良量测数据进行辨识具有重要的意义。基于拉格朗日乘子的辨识法通过反复进行状态估计，可以同时消除网络参数错误和量测错误数据，但该方法在实际工程应用中对计算效率有影响。新息图法利用新息值为辨识指标，能够对辨识参数错误和单个不良数据同时存在的情况进行辨识，但对于多个错误数据则需要进一步应用验证。在实际工程应用中，应尽可能减少不良量测数据与错误参数之间的相互影响。本文在充分考虑量测错误的影响下，结合线路两端量测平衡与母线量测平衡等情况，判别线路是否存在量测错误：为了避免量测错误对估计结果的影响，仅对量测正确的线路进行参数估计。本文提出的可疑线路参数辨识主要步骤如下。
(1)量测大误差点判断。计算某条线路量测采集数据与状态估计结果的量测偏差，将偏差大于阈值的量测定义为量测大误差点。偏差定义为
当量测为有功量测时，若Bsbias>2%，设为母线量测不平衡：当量测为无功量测时，若Bsbias>3%，设为母线量测不平衡。
(3)错误量测数据判断。当多个强相关的量测数据同时都存在错误时，认为电网参数错误导致的概率远远大于量测错误的概率，即由于电网参数错误导致量测结果与状态估计值存在偏差。当可疑线路集合Y中存在首末端量测不平衡或母线量测不平衡时，将该支路划人量测错误线路集合W中，否则划人参数错误线路集合C中。
3在线参数估计
为了解决电网可疑参数的参数精确估计问题，本文采用变步长积分的电网参数估计法。该方法通过参数变化步长逐步改变线路参数，采用状态估计计算获得改变参数后的计算结果，变步长积分的电抗参数估计计算步骤如下。
(1)可疑线路偏差计算。获取参数错误线路集合C中可疑线路有功估计结果与量测值的偏差，并计算量测大误差点初始数量Eo。其中可疑线路有功功率偏差为
将以上计算步骤中的有功量换成无功量，采用相同的计算步骤可以计算参数修正电阻R*。根据以上参数估计方法，本文提出的变步长积分电网参数估计流程如图1所示。
4某省电网的应用实例
通过对电网参数辨识的研究并结合某省电网实际需求，本文开发了基于D5000平台的电网参数在线辨识与估计模块，完成与D5000平台的无缝集成，实现了大电网运行数据在线分析技术的核心功能。
某省电网线路修正前量测与状态估计结果如表1所示。表1中显示了电网线路修正前量测采集数据与状态估计结果的量测偏差值。根据可疑线路参数辨识方法可知，罗抚I线、梦罗I线和梦永I线属于量测误差较小的正常量测但存在参数错误导致估计偏差较大的参数错误线路集合C;磁永线与贵铜线属于受到量测设备故障或通信干扰产生的量测错误线路集合W。表1的结果表明，本文提出的电网参数辨识方法能够有效区分量测错误与参数错误对线路状态估计偏差的影响。
罗抚I线的参数估计迭代过程如表2所示。通过对该条线路进行多次参数估计迭代计算后，可以得到每次迭代预估后的大误差点数与平均量测偏差。根据参数修正值选取准则，从表2可知罗抚I线的第2次迭代的参数估汁值为本次迭代最优估计值，即电抗参数由2.00调整为1.28作为参数修正值。
罗抚I线、梦罗I线与梦永I线的网络参数修正前后对比情况如表3和表4所示。表3表明，参数错误线路在参数修正后首端与末端量测偏差均较小。从表4可以发现，网络参数修正后，电网线路的合格率得到显著地提高且偏差值也得到明显降低。南表3和表4的结果可以说明本文的电网参数辨识和估计方法正确且有效。
5结论
随着在线暂态稳定分析、智能分析与告警、调度计划及安全校核等“调度一体化”高级应用的上线运行，对电网运行基础数据质量提出了越来越高的要求。本文提出了一种考虑抗差状态估计大误差点的电网可疑参数辨识与估计方法，该方法能够在辨识过程中自动过滤错误的量测数据，从而避免了这些数据对后续的估计结果产生不良影响，通过变步长积分法逐步改变电网参数，并选取线路参数估计评估表巾最优估计值作为可疑线路参数修正值。运用该方法开发的电网在线参数辨识系统，在某个实际电网的线路数据所进行的计算分析验证表明，该系统具有很好的可靠性、准确性与实用性。
