[发明专利]一种电力系统厂站端的负荷参数辨识装置及其方法

权利要求书

1.一种基于电力系统厂站端的负荷参数辨识装置的负荷参数辨识方法，其特征在于：

所述装置包括第一数据采集模块、第二数据采集模块、逻辑计算模块和功能管理模块；所述第一数据采集模块用于对实时采集的电力系统厂站端电网的电压和电流信号进行离散采样，得到电压、电流信号的原始采样值并发送到所述逻辑计算模块；所述第二数据采集模块用于对实时采集的电力系统厂站端电网的开入信号转换为数字信号并发送到所述逻辑计算模块；所述逻辑计算模块根据接收到的电压、电流原始采样值和开入信号进行相量计算和负荷参数辨识，并将相量计算结果和负荷参数辨识结果发送到所述功能管理模块；所述功能管理模块对接收到的相量计算结果和负荷参数辨识结果进行实时显示和存储，并上传到调度主站；

所述第一数据采集模块包括交流输入模块、电压/电流转换模块、第一ADC模块和第二ADC模块；所述交流输入模块用于实时采集电力系统厂站端的电流和电压信号，发送到所述电压/电流转换模块；所述电压/电流转换模块对接收到的电压和电流信号进行滤波转换，并将转换后的电压信号发送到所述第一ADC模块，将转换后的电流信号发送到所述第二ADC模块；所述第一ADC模块和第二ADC模块分别对接收到的电压信号和电流信号进行模数转换和采样，并将初始值采样结果发送到所述逻辑计算模块；

所述第二数据采集模块包括开入信号检测模块和微控制单元模块，所述开入信号检测模块实时测量电网的开入状态信息，并发送到所述微控制单元模块；所述微控制单元模块对接收到的开入状态信息进行防抖和判别后将其转换为数字信号，并发送到所述逻辑计算模块；

所述逻辑计算模块包括FPGA模块、第一DSP模块和第二DSP模块；所述FPGA根据输入的电压电流信号，进行组包及数据同步，并发送到所述第一DSP模块和第二DSP模块；所述第一DSP模块根据输入的同步的电压电流信号进行相量计算，计算得到的相量数据转发至所述第二DSP模块；所述第二DSP模块通过接收到的相量数据进行负荷参数辨识，并将负荷参数辨识结果发送到功能管理模块；

所述功能管理模块包括CPU、人机接口模块、通信模块和数据存储模块；所述CPU接收到所述第一DSP模块和第二DSP模块发送的数据后，分别将计算的相量计算结果和负荷参数辨识结果发送到所述人机接口模块、数据存储模块和通信模块；所述人机接口模块实时显示相量计算结果和负荷参数辨识结果；所述数据存储模块用于存储相量计算结果和负荷参数辨识结果；所述通信模块用于将CPU发送的相量计算结果和负荷参数辨识结果上传到调度主站；

所述负荷参数辨识方法包括以下步骤：

1)实时采集电网二次回路的电压和电流信号，并对得到的电压、电流信号进行转换滤波后进行离散采样，得到电压、电流信号的原始采样值；

2)实时采集电网二次回路的开入状态信息，并对得到的开入状态信息进行防抖和判别后转换为数字信号，得到线路开关的分合状态信息用于人机界面的显示；

3)根据电压、电流信号的原始采样值进行相量计算和负荷参数辨识，得到相量计算结果和负荷参数辨识结果；

4)将步骤2)中的开关状态信息、步骤3)中得到的相量计算结果和负荷参数辨识结果，通过人机界面进行显示，并上传到调度主站；

所述步骤3)中，进行相量计算和负荷参数辨识的方法，包括以下步骤：

3.1)根据电压、电流信号的原始采样值进行实时相量计算，得到电压、电流的相量数据，包括三相基波电压和电流的相量数据以及正序、负序、零序电压和电流的相量数据；

3.2)根据步骤3.1)得到的电压、电流的相量数据进行系统扰动判别，得到符合扰动判别条件的电压、电流的相量数据；

扰动判别方法包括以下步骤：

3.2.1)根据预设的电流突变量定值判断当前输入的各相电流是否发生突变，判别公式为：

||I_Φ(t)|-|I_Φ(t-60ms)||＞I_D，

式中，I_D为电流突变量定值，|I_Φ(t)|为电流t时刻的有效值，|I_Φ(t-60ms)|为电流60ms前时刻的有效值；

3.2.2)根据预设的零序电流突变量定值判断当前的零序电流是否发生突变，判别公式为：

||I₀(t)|-|I₀(t-60ms)||＞I_0D，

式中，I_0D为零序电流突变量定值，|I₀(t)|为零序电流t时刻的有效值，|I₀(t-60ms)|为零序电流60ms前时刻的有效值；

3.2.3)根据预设的电压突变量定值，判断当前的输入各相电压信号是否发生突变，判别公式为：

||U_Φ(t)|-|U_Φ(t-60ms)||＞U_D，

式中，U_D为电压突变量定值，|U_Φ(t)|为相电压t时刻的有效值，|U_Φ(t-60ms)|为相电压60ms前时刻的有效值；

3.2.4)根据预设的零序电压突变定值，判断当前的零序电压是否发生突变，判别公式为：

||U₀(t)|-|U₀(t-60ms)||＞U_0D,

式中，U_0D为零序电压突变量定值，|U₀(t)|为零序电压t时刻的有效值，|U₀(t-60ms)|为零序电压60ms前时刻的有效值；

3.3)根据得到的符合扰动判别条件的电压、电流信号的相量数据进行负荷参数辨识计算，得到负荷参数辨识结果。

2.如权利要求1所述负荷参数辨识方法，其特征在于：所述步骤3.3)中，负荷参数辨识的方法包括以下步骤：

3.3.1)提取相同时间段的符合扰动判别条件的电压、电流的相量数据，并根据电压和电流的幅值计算得到有功功率和无功功率；

3.3.2)根据步骤3.3.1)中的相量数据设定负荷参数取值范围，进而确定搜索空间，随机生成每个粒子的初始位置以及速度，创建目标函数，计算得到各粒子第0代位置的最优极值和全局最优值；

各粒子的初始位置和速度的计算公式分别为：

第0代各粒子的最优位置和全局最优粒子位置的计算公式分别为：

其中，i＝1,2,...,N为粒子数量，j＝1,2,...,D为参数的维度，为第i个粒子第j个参数的初始位置，为第i个粒子第j个参数的初始速度，rand(0,1)生成0-1之间的一个随机数，为第j个参数的最大值，为第j个参数的最小值，为第j个参数最大的移动速度，为第j个参数最小的移动速度，为第i个粒子在第0代的最优位置，Bestx⁰为所有粒子在第0代的最优位置，para(.)为根据目标函数求取位置向量的函数，f(.)为目标函数即为有功功率与无功功率的预测值(P_p,Q_p)与实际测量值(P,Q)之间的偏差平方和，对于n个功率量测点，目标函数表示为：

3.3.3)基于前一代的各粒子的最优粒子位置和全局最优粒子的位置，得到当前代各粒子的速度：

式中，为第i个粒子第g+1代的速度，ω为惯性因子，c₁和c₂分别为加速常数，为第i个粒子在g次迭代中取得最优值时的位置，Bestx^g为所有粒子在g次迭代中取得最优值时的位置；

3.3.4)根据当前代各粒子的速度更新当前代各粒子的位置，得到当前代各粒子的位置，即

式中，为第i个粒子在g+1代的位置；

3.3.5)根据当前代各粒子的位置和速度，更新得到当前代各粒子的最优粒子位置和全局最优粒子位置，即

式中，为第i个粒子在g+1次迭代中取得最优值时的位置，Bestx^g+1为所有粒子在g+1次迭代中取得最优值时的位置；

3.3.6)重复3.3.3)到3.3.5)，直至满足所设定的迭代次数，根据各次迭代中所有粒子的最优位置，选择目标函数值最小的一组参数作为最终的负荷参数辨识结果。