[发明专利]基于多频率-泰勒模型滤除衰减直流的动态相量测量方法

说明书

本发明公开了一种基于多频率‑泰勒模型滤除衰减直流的动态相量测量方法，涉及电力系统动态相量测量领域，解决了在电力系统发生单相接地故障条件下故障电流信号动态波动和衰减直流分量同时存在时，测量精度急剧降低的问题，本发明包括如下步骤：步骤1：定义子相量P_i(t)，将每个子相量展开构建多频率‑泰勒动态模型，建立直流分量模型b(t)，结合成滤除衰减直流分量的复合模型x_DC(t)，采样得到离散化复合信号模型x_DC(n)；步骤2：采样信号并获取相量预估计值调用离线计算矩阵H；步骤3：所得数据输入模型求解泰勒导数矩阵Λ_DC，输出报告时刻的滤除衰减直流分量后的相量最终估计值X_est；本发明实现了在故障条件下的精确相量测量，为保护类PMU装置的算法设计提供了切实可行的方案。

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-泰勒模型滤除衰减直流的动态相量测量方法。

背景技术

随着全球电力市场化和电网区域互联的发展，电网的运行环境日益复杂，其安全稳定运行问题日渐突出，迫切需要提高电网的动态安全监控能力。至目前，用于记录电磁暂态过程的故障录波系统以及用于记录系统稳态运行状况的EMS/SCADA系统，虽都能相对准确地监测、分析电网状态，但其监测数据缺乏统一时标，只适用于局部时间或局部系统，故难以对电力系统动态特性进行全局分析。

近些年，广域测量系统(Wide Area Measurement System,WAMS)的问世为电网动态安全有效监控提供了新的技术手段。相较于上述两种监控系统，得益于GPS、GLONASS、北斗导航等卫星通讯技术的发展，WAMS中的交换数据带有精确时标，使其采集和处理数据时具有高度的同步性。这给高效、可靠的电力系统安全监控提供了必要的前提和基础，间接提升了诸如状态估计，故障监测、功角监测等同步相量测量技术相关应用性能。

同步相量测量算法作为相量测量装置(Power Measurement Units,PMUs)及广域测量系统的核心，对于整个系统的量测精度和监控效果起着至关重要的作用。目前比较常见的是测量类相量测量算法，它们的研发重点是尽可能提升电力系统稳态条件下的量测精度以及在外部干扰条件下的量测稳定性。然而，当电力系统发生故障时，这类算法由于较长的时间响应往往不能效应暂态条件下的信号突变。特别是当电力系统发生单相接地故障时，故障电流中容易含有衰减的直流分量，传统的测量类相量测量算法不能克服直流分量的不利影响而产生巨大的测量误差，严重地影响了广域测量系统的整体监控性能。因此，设计一种能够有效滤除衰减直流分量且同时具有很高的动态测量精度的保护类相量测量算法具有很高的实用意义。

发明内容

本发明的目的在于：

为解决现有技术中的同步相量测量方法在电力系统发生单相接地故障条件下故障电流信号动态波动和衰减直流分量同时存在时，测量精度急剧降低的问题，提供一种基于多频率-泰勒模型滤除衰减直流的动态相量测量方法。

本发明采用的技术方案如下：

基于多频率-泰勒模型滤除衰减直流的动态相量测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将多个频率分布在基频附近的间谐波分量定义为子相量P_i(t)，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，用于表示信号的基频分量X_fun(t)，根据电力系统单相接地后产生故障电流的动态特性，建立直流分量模型b(t)，并将其与多频率-泰勒模型结合成滤除衰减直流分量的复合模型x_DC(t)，再将其采样得到离散化复合信号模型x_DC(n)；

步骤2：采样信号并采用短时傅里叶变换获取电力信号在采样时刻的相量预估计值离线计算的系数矩阵H并存表，再通过相量估计值历史数据获取基频的预估计值调用离线计算矩阵H；