一种基于多频率-泰勒动态模型的同步相量测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109324228A(43)申请公布日2019.02.12(21)申请号201811391400.4(22)申请日2018.11.21(71)申请人西南交通大学地址610031四川省成都市金牛区二环路北一段111号(72)发明人符玲熊思宇潘晨玥李小鹏麦瑞坤(74)专利代理机构成都弘毅天承知识产权代理有限公司51230代理人杨保刚(51)Int.Cl.G01R25/00(2006.01)权利要求书3页说明书13页附图2页(54)发明名称一种基于多频率-泰勒动态模型的同步相量测量方法(57)摘要本发明公开了一种基于多频率-泰勒动态模型的同步相量测量方法，涉及电力系统动态相量测量领域；其包括步骤1：对采集的数据进行预处理获取参考时刻的初步估计值；步骤2：将合成后的多个频率分布在基频附近的间谐波分量定义为子相量，并将每个子相量通过泰勒级数进行展开构建多频率-泰勒动态模型；步骤3：判断后将报告时刻的历史相量估计值进行迭代获取预估计基频后，并根据基频构建离线矩阵C和D；步骤4：将步骤1和3所得数据输入多频率-泰勒动态模型求解泰勒导数矩阵A，输出报告时刻的相量最终估计值；解决现有方法使用的模型在动态波动条件下无法考虑更多频域信息，导致测量精度低的问题，达到了提高在恶劣环境下同步相量测量精度的效果。CN109324228ACN109324228A权利要求书1/3页1.一种基于多频率-泰勒动态模型的同步相量测量方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：对采集的数据进行预处理获取参考时刻的STFT初步估计值X(lm)；步骤2：将合成后的多个频率分布在基频附近的间谐波分量定义为子相量，并将每个子相量通过泰勒级数进行展开组成泰勒导数矩阵A，完成构建多频率-泰勒动态模型；步骤3：判断是否有参考时刻前对应报告时刻的相量最终估计值,若有，则将其作为迭代计算的频率值进行跟踪估计获取预估计基频；若无，则将设定的频率初值作为预估计基频；根据预估计基频构建离线矩阵C和离线矩阵D；步骤4：将STFT初步估计值X(lm)、离线矩阵C和离线矩阵D输入多频率-泰勒动态模型求解泰勒导数矩阵A后，并通过相移运算输出报告时刻的相量最终估计值。2.根据权利要求1所述的一种基于多频率-泰勒动态模型的同步相量测量方法，其特征在于：所述步骤2包括如下步骤：步骤2.1：将动态条件下的基波相量X(t)分解为若干个频率分散在基频附近的子相量成分Pi(t)：其中，Pi(t)表示构成基波相量的若干个子相量成分，i表示Pi(t)的编号，也表示集合U中每个元素的编号，|U|表示构成基波相量的子相量总个数，u表示子相量编号i的最大值。步骤2.2：将动态条件下的子相量成分Pi(t)定义为低频带限相量ai(t)和一个旋转矢量将旋转矢量中的旋转频率fi分布到基波信号的真实频率附近，获取基波相量的表达式：fi＝f0+iΔf其中，fi表示第i个子相量的旋转频率，f0表示预估计基频，初值为50Hz，Δf表示两个相邻子相量间的频率间隔，且满足Δf＝freal，取值为1Hz；步骤2.3：因动态条件下子相量Pi(t)的幅值和相角发生动态变化，将每个子相量的低频带限相量ai(t)在短时间内进行泰勒展开，获取基波信号的离散化模型：其中，K表示泰勒系数的最高阶次，α(k)为a(t)在t时刻的第k阶泰勒系数，Δ表示总的泰(k)(k)k勒近似误差，n＝t·fs，αi＝ai/(fs)，ω0＝2πf0/fs，Δω＝2πΔf/fs，“*”表示共轭计算，fs表示采样系统的采样频率；步骤2.4：基于基波信号的离散化模型，利用离散傅里叶变换滤波器以tref为算法输出2CN109324228A权利要求书2/3页结果的参考时刻，采用窗函数序列h(n)对采样信号序列x(n)进行相量的STFT初步估计：其中，ω＝2πf/fs表示电力系统的额定频率，N表示数据窗h(n)的长度，m表示数据窗的序号，tm表示第m个数据窗中心位置对应的时刻，lm＝(tm-tref)·fs表示tref与tm之间的时间间隔。3.根据权利要求1所述的一种基于多频率-泰勒动态模型的同步相量测量方法，其特征在于：所述步骤3包括如下步骤：步骤3.1：判断是否有参考时刻前对应报告时刻的相量最终估计值,若有，则跳至步骤3.2；若无，则将设定的频率初值作为预估计基频，频率初值为50Hz；步骤3.2：将参考时刻前对应报告时刻的相量最终估计值作为迭代计算的频率值进行跟踪估计获取粗估频率其中，和表示当前参考时刻之前两相邻报告时刻的相量最终估计值，表示它们之间的相位差，Δtrep＝trep-1-trep-2表示两个相邻报告时刻之间的时间间隔；由于两个相量报告相隔的时间很短，因此系统的当前时刻粗估频率近似上个时刻的粗估频率：