[发明专利]一种基于非线性拟合的同步相量量测方法

说明书

本发明公开了一种基于非线性拟合的同步相量量测方法，所述可观测性分析方法包括以下步骤：步骤1：根据相量测量单元测试标准的静态和动态测试信号的相量特性，建立通用相量拟合模型；步骤2：建立残差平方和最小的最优化模型，根据相量测量单元测试特点设置拟合参数的初始值和边界约束，利用非线性拟合算法迭代求解所输入的相量测量单元测试信号的相量、频率和频率变化率；步骤3：进行相量测量单元校准器硬件选型，基于误差传递理论分析相量测量单元校准器硬件误差对相量量测精度的影响，并将相量算法在校准器硬件中实现，搭建相量测量单元校准器。

技术领域

本发明涉及同步相量测量技术领域，特别是涉及基于非线性拟合的同步相量量测方法。

背景技术

相量测量单元(Phasor Measurement Unit，PMU)的应用对电力系统的量测技术带来了革命性的变革，分析PMU的静动态行为规律，并掌握PMU在静动态条件下的相量量测精度是复杂电力系统实施有效动态安全监控措施的前提条件，目前存在两种PMU测试系统的搭建方案，分别为基于高精度信号源的PMU静动态测试系统和基于高精度校准器的PMU静动态测试系统。

上述基于高精度信号源的PMU静动态测试系统便于操作，得到了快速发展和应用。但是该测试系统对信号源精度要求较高；相比之下，基于高精度校准器的PMU静动态测试系统对信号源没有过高的要求，弥补了第一种测试方案的不足，但此类测试系统对高精度校准器的同步相量量测精度要求较高。

现有技术方案中的同步相量测量方法主要分为：频域算法，即以离散傅里叶变换(DFT)为基础的算法及其改进算法，如插值离散傅里叶(Interpolated Discrete FourierTransform，IpDFT)算法；时域算法，即以加权最小二乘法为基础的算法，如非线性回归同步相量量测算法。除此之外，还有卡尔曼滤波器法、小波分析方法、和小相量法等。其中，DFT算法因其可将额定频率分量从含有谐波分量的波形中提取出来以及其计算简单的特性，得到广泛地应用，但该算法采用静态相量模型，在电力系统动态过程中这一假设不成立，基于DFT的改进算法虽然提高了同步相量量测精度，但无法从根本上弥补这一缺陷。

因此希望有一种同步相量测量方法以解决现有技术中的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于非线性拟合的同步相量量测方法，通过所述同步相量量测方法输入静态信号或动态信号均可准确地进行相量量测，并且其相量量测精度能够满足高精度校准器对同步相量量测算法的要求。

PMU校准器用于PMU实验室测试与校准，与商用PMU相比有两个特点：

1)在进行PMU静态和动态测试时，信号源根据PMU标准规定的测试项目发出测试信号，即测试信号类型在测试时已知，这使得在算法中建立与测试信号对应的信号数学模型成为可能；

2)PMU校准器无需进行实时测量，不要求快速的响应时间，只要测量结果带有时标，即可作为校准基准值，这使得通过采用较长的时间窗与复杂的迭代拟合算法以提高测量精度成为可能。

本发明公开了一种基于非线性拟合的同步相量量测方法，同步相量量测方法包括以下步骤：

步骤1：根据相量测量单元测试标准的静态和动态测试信号的相量特性，建立通用相量拟合模型；

步骤2：建立残差平方和最小的最优化模型，根据相量测量单元测试特点设置拟合参数的初始值和边界约束，利用非线性拟合算法迭代求解所输入的相量测量单元测试信号的相量、频率和频率变化率；

步骤3：进行相量测量单元校准器硬件选型，基于误差传递理论分析相量测量单元校准器硬件误差对相量量测精度的影响，并将相量算法在校准器硬件中实现，搭建相量测量单元校准器。

优选地,所述步骤1中的通用相量拟合模型包括：适用于稳态与频率斜坡测试的相量拟合模型和适用于调制测试的相量拟合模型；