- 頭條配電網參數估計的新算法2019-09-02 作者：黃睿、郭謀發、陳永往 | 來源：《電氣技術》 | 點擊率：導語福州大學電氣工程與自動化學院、國網福建晉江市供電有限公司的研究人員黃睿、郭謀發、陳永往，在2019年第4期《電氣技術》雜志上撰文（論文標題為“基于徑向基函數神經網絡的配電網參數估計”）指出，配電網的線路參數會受溫度、周圍環境、集膚效應等因素的影響而發生變化，導致在進行配電網常規分析應用時降低計算結果的精度。本文提出一種基于徑向基函數神經網絡的三相不平衡配電網線路參數估計方法，通過對配電網三相不平衡線路等效模型的數學推導建立參數估計模型，利用徑向基函數神經網絡去擬合線路兩端支路功率、節點電壓和線路參數之間的非線性關系。對于訓練完成的徑向基函數神經網絡，只需要知道線路兩端測量值便可以獲得準確的線路參數，可以有效地解決線路參數，估計數學模型中的病態矩陣問題。
準確的線路參數對于潮流計算、狀態估計、繼電保護正定及故障定位等配電網分析應用至關重要。大多數研究在進行配電網分析應用時，總是假設線路參數已知或直接利用經驗公式計算，但是在實際計算中，由于配電網運行工況、線路環境、接地電阻、季節變化等影響，會造成存儲在配電管理系統（distribution management system, DMS）中的線路參數與實際的線路參數在數值上有一定的出入，而利用帶有誤差的線路參數來進行配電網分析應用，會導致計算結果與實際值大相徑庭。故而應打破線路參數已知的假設，并在對大多數配電網進行分析應用前重新確定網絡的參數。
國內外現有的線路參數估計研究大多針對輸電線路，對于配電網的線路參數估計研究較少。文獻[7]基于概率理論建立等效模型，基于線路首段和末端的電壓量推導出整個網絡線路阻抗的計算公式，而后利用回歸分析和平均值法計算。文獻[8]提出一種只需要線路兩端節點的電壓有效值和功率來進行參數估計的算法，減少了引入電壓相角的復雜。
以上文獻均沒有考慮到配電網三相不平衡的特征，配電網中相元件、負荷的不對稱、用電負荷的不斷變化等原因都會造成三相不平衡，而且在電流較大的線路中，更需要考慮相間互阻抗。
文獻[10]基于相位量測裝置（phasor measurement unit, PMU）提出一種基于架空線模型的中壓三相配電線路參數估計，運用了非線性回歸并且比較了忽略對地導納和考慮對地導納的線路參數估計情況，但是該文獻推導的線路參數方程組自由度（degree of freedom, DF）小于0，導致方程有無窮多解。
文獻[11]將支路功率向量表示為系數矩陣和線路參數向量的乘積，且指出由于系數矩陣的病態問題，無法直接對系數矩陣求逆來求解線路功率，因此可以通過變換方程式，將病態矩陣的求逆問題轉換為非線性最優問題，并引入了基于多次運行最優（multirun optimization, MRO）方法。該方法在小誤差情況下能夠有效地計算出線路參數，但隨著量測誤差和線路取值范圍的增大，該方法的計算結果會出現大的偏差。
圖1 徑向基函數神經網絡結構圖
圖2 三相不平衡配電線路等效模型
結論
本文基于配電網三相不平衡線路精確等效模型，通過方程式推導，建立配電線路兩端節點電壓和支路功率與待求解的線路參數之間的表達式，利用RBFNN來擬合線路兩端的支路功率量測數據與線路參數復雜的非線性關系。
通過對比驗證可以看出，所提的算法在不同的參數取值范圍和誤差條件下均能夠計算出準確的線路參數值，可為進一步進行電力系統分析應用打好基礎。
