[发明专利]一种基于多频率-泰勒动态模型的同步相量测量方法

说明书

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。

技术领域

本发明涉及电力系统动态相量测量领域，尤其是一种基于多频率-泰勒动态模型的同步 相量测量方法。

背景技术

随着我国电网区域互联及分布式电源的大规模并网，电网的动态安全监控正面临一系 列新的挑战，其中广域测量系统WAMS(Wide Area Measurement System)及相量测量单元 PMU(Phasor Measurement Unit)备受关注，与传统的故障录波系统及数据采集与监视控制系 统SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)相比，WAMS作为一种全新的广域电网 安全实时监控系统，在实现SCADA功能的同时，不同子站与主站间通过全球卫星定位系 统GPS(Global Positioning System)实现同步采集具有统一精确时标的相量测量数据，从而有 效地克服了传统电网监测技术的数据同步问题，同时能够对广域电网实施全局的实时监控。 PMU作为WAMS的核心组件，其动态量测性能对于WAMS的整体运行状态起着至关重要 的作用，并为其实现状态估计、故障检测、功角监测等高级应用提供有效的技术支持。

随着电网互联规模的不断扩大，高放大倍数、快速励磁技术的广泛采用，频率偏移、 低频振荡等故障时常发生；时变的幅值、相角及动态变化的频率给准确的同步相量测量带 来挑战。随着近几年同步相量测量算法的快速发展，在动态相量的测量精度方面取得了一 定的进展；然而现有的动态相量测量算法，在克服较大频率偏移或抑制信号动态特性带来 的频谱泄露方面仍暴露出一定的缺陷，这都将给PMU装置的监控效果带来很大的负面影响； 根据国家电网公司《电力系统实时动态检测系统技术规范—Q/GDW 1131-2014》的具体要 求，PMU装置根据功能可以分为测量和保护两类，其中测量类PMU应该克服最大±5Hz的 频率偏移以及最大5Hz振荡频率的动态波动。在此条件下，基于传统泰勒模型的动态相量 测量仅能考虑单种信号的频域信息，导致无法解析较大的频率偏移和较为剧烈的动态波动， 从而产生较大的估计误差，严重影响了PMU在各类极端条件下的适应能力，从而影响了电 网的全局动态安全监控性能，危害电网的安全稳定。因此，需要一种相量测量方法可以在 较大的频率偏移和较为剧烈的动态波动条件下考虑更多信号的频域信息，提高估计精度。

发明内容

本发明的目的在于：本发明提供了一种基于多频率-泰勒动态模型的同步相量测量方法， 解决现有方法使用的模型在较大的频率偏移和较为剧烈的动态波动条件下频域信息无法充 分利用，导致测量精度较低的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于多频率-泰勒动态模型的同步相量测量方法，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(l_m)；

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；