[发明专利]一种基于奇异值分解的配电网同步相量量测数据压缩方法

说明书

一种基于奇异值分解的配电网同步相量量测数据压缩方法，包括：根据配电网同步相量量测装置的应用场景，设置如下压缩参数；获取多个同步相量量测装置的同类型电气量量测数据，构建量测数据列向量；构建同步相量量测装置的量测数据矩阵，进行标准化处理；获取标准量测数据矩阵的需要保留的数值最大的奇异值，得到各自的分块子矩阵；得到重构数据矩阵；计算压缩比和重构误差，执行误差需求判断；发送子矩阵。本发明算法本身简单，可同时压缩多个同步相量量测装置的同类型电气量量测数据；不断优化需要保留的奇异值数量，在满足误差需求情况下最大限度地压缩量测数据，故算法具备平衡压缩性能与重构误差的潜能。

技术领域

本发明涉及一种智能配电系统的同步相量量测数据压缩方法。特别是涉及一种基于奇异值分解的配电网同步相量量测数据压缩方法。

背景技术

同步相量量测装置(Phasor Measurement Unit,PMU)可实现对电压相量、电流相量、功率和系统频率等电气量的高精度同步测量，目前，以同步相量量测技术为核心的广域测量系统(Wide Area Measurement System,WAMS)已在输电系统的运行监控、保护与控制中得到成功应用。

近年来，PMU在智能配电系统中的应用越来越广泛，在电网的安全运行中发挥重要作用，涉及的领域包括状态估计、故障定位、参数辨识和分布式电源控制等。一方面，PMU高采样频率将产生海量的量测数据，如果这些海量数据由通信网络实时上传至电网控制中心，则通信网络将不可避免地承受繁重的数据传输负担，由此带来的通信延迟或通信堵塞可能威胁到电网的安全稳定运行；另一方面，随着光伏、风机等分布式电源的广泛接入，配电网系统的复杂度和不可观性不断凸显，对PMU装置的需求也随之增加，未来PMU在智能配电系统中的安装数量将远多于输电系统的安装数量。故对智能配电系统中PMU的量测数据进行有效的压缩处理具有重要的科学和工程应用价值。

然而，当前对智能配电系统中PMU量测数据压缩方法的研究较少，考虑到配电系统作为电力系统中最靠近用户的一环，其运行控制水平直接关系到用户的用电质量，故适用于智能配电网的数据压缩技术应具有以下特性：1)在数据发送终端(即量测终端)获得较高的压缩比，以大大减少通信系统传输的数据量；2)压缩算法应该尽可能多的保留原始数据中有价值的信息；3)在数据接收终端获得较低的重构误差，以保证数据分析的准确度和高级应用的顺利开展。奇异值分解技术在图像处理与压缩、降声减噪、统计学等领域应用广泛，然而，在电力系统PMU量测数据的压缩上还未有应用，故急需一种基于奇异值分解的配电网同步相量量测数据压缩方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种具备平衡压缩性能与重构误差潜能的基于奇异值分解的配电网同步相量量测数据压缩方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于奇异值分解的配电网同步相量量测数据压缩方法，包括如下步骤：

1)根据配电网同步相量量测装置的应用场景，设置如下压缩参数：M个同步相量量测装置的同类型电气量量测数据的期望的重构误差界ε^Exp，同步相量量测装置采样间隔Δt，量测初始时刻t＝0，量测时间序列索引j＝1，数据量测持续时间T；

2)获取t时刻M个同步相量量测装置的同类型电气量量测数据，构建量测数据列向量

x(j)＝[x_1,j,x_2,j,…x_i,j,…,x_M,j]^T，t＝t+Δt，j＝j+1

其中，x_i,j表示第i个同步相量量测装置在时间序列j时的量测数据；

3)如果t≤T，返回步骤2)；否则，进入步骤4)；