一種基于非線(xiàn)性回歸的同步相量量測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及同步相量測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于非線(xiàn)性回歸的同步相量量 測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 相量測(cè)量單元(Phasor Measurement Unit，PMU)的應(yīng)用對(duì)電力系統(tǒng)的量測(cè)技術(shù)帶 來(lái)了革命性的變革，分析PMU的靜動(dòng)態(tài)行為規(guī)律，并掌握PMU在靜動(dòng)態(tài)條件下的相量量測(cè)精 度是復(fù)雜電力系統(tǒng)實(shí)施有效動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控措施的前提條件，目前存在兩種PMU測(cè)試系統(tǒng)的 搭建方案，分別為基于高精度信號(hào)源的PMU靜動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)和基于高精度校準(zhǔn)器的PMU靜動(dòng) 態(tài)測(cè)試系統(tǒng)。
[0003] 上述基于高精度信號(hào)源的PMU靜動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)便于操作，得到了快速發(fā)展和應(yīng)用。 但是該測(cè)試系統(tǒng)對(duì)信號(hào)源精度要求較高;相比之下，基于高精度校準(zhǔn)器的PMU靜動(dòng)態(tài)測(cè)試系 統(tǒng)對(duì)信號(hào)源沒(méi)有過(guò)高的要求，彌補(bǔ)了第一種測(cè)試方案的不足，但此類(lèi)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)高精度校 準(zhǔn)器的同步相量量測(cè)精度要求較高。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)方案中的同步相量測(cè)量方法主要分為:頻域算法，即以離散傅里葉變換 (DFT)為基礎(chǔ)的算法及其改進(jìn)算法，如插值離散傅里葉（Interpolated Discrete Fourier Transform，IpDFT)算法;時(shí)域算法，即以加權(quán)最小二乘法為基礎(chǔ)的算法，如非線(xiàn)性回歸同步 相量量測(cè)算法。除此之外，還有卡爾曼濾波器法、小波分析方法、和小相量法等。其中，DFT算 法因其可將額定頻率分量從含有諧波分量的波形中提取出來(lái)以及其計(jì)算簡(jiǎn)單的特性，得到 廣泛地應(yīng)用，但該算法采用靜態(tài)相量模型，在電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程中這一假設(shè)不成立，基于 DFT的改進(jìn)算法雖然提高了同步相量量測(cè)精度，但無(wú)法從根本上彌補(bǔ)這一缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種基于非線(xiàn)性回歸的同步相量量測(cè)方法，利用該方法無(wú)論 是輸入靜態(tài)信號(hào)還是動(dòng)態(tài)信號(hào)，都可以準(zhǔn)確地進(jìn)行相量量測(cè)，其相量量測(cè)精度能夠滿(mǎn)足高 精度校準(zhǔn)器對(duì)同步相量量測(cè)算法的要求。
[0006] -種基于非線(xiàn)性回歸的同步相量量測(cè)方法，所述方法包括：
[0007] 針對(duì)不同的PMU測(cè)試信號(hào)建立相應(yīng)的信號(hào)模型，所建立的信號(hào)模型的每個(gè)建模參 數(shù)均具有明確的物理意義；
[0008] 利用非線(xiàn)性回歸算法對(duì)所輸入的PMU測(cè)試信號(hào)進(jìn)行同步相量量測(cè)。
[0009] 所述針對(duì)不同的PMU測(cè)試信號(hào)建立相應(yīng)的信號(hào)模型，具體包括：
[0010]針對(duì)穩(wěn)態(tài)測(cè)試、頻率斜坡測(cè)試信號(hào)，所建立的信號(hào)模型表示為：
[0012]其中，Xrms表示輸入的正弦信號(hào)的幅值有效值，fQ表示電力系統(tǒng)基頻，Δ f表示電力 系統(tǒng)實(shí)際頻率相對(duì)于基頻的偏移量，Rf表示頻率變化率，和表示以t = 0為初始時(shí)刻對(duì)應(yīng)的 初始相角；
[0013]上述所建立的信號(hào)模型對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)同步相量表示為：
[0015] 所述針對(duì)不同的PMU測(cè)試信號(hào)建立相應(yīng)的信號(hào)模型，具體包括：
[0016] 針對(duì)諧波測(cè)試信號(hào)，所建立的信號(hào)模型表示為：
[0018] 其中，Xrms,har為諧波分量幅值有效值，Δ fhar表不諧波分量頻率偏移量，Rf,har表不 諧波分量頻率變化率，#0?表示以t = 0為初始時(shí)刻諧波分量相角，即初始相角；
[0019]上述所建立的信號(hào)模型對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)同步相量表示為：
[0021 ]所述針對(duì)不同的PMU測(cè)試信號(hào)建立相應(yīng)的信號(hào)模型，具體包括：
[0022]針對(duì)幅值相角的同時(shí)調(diào)制測(cè)試信號(hào)，所建立的信號(hào)模型表示為：
[0024] 其中，km表不幅值調(diào)制深度，fm表不調(diào)制頻率，表不幅值調(diào)制初相角，ka表不相 角調(diào)制深度，心表示相角調(diào)制初相角；
[0025] 上述所建立的信號(hào)模型對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)同步相量表示為：
[0027] 在利用非線(xiàn)性回歸法對(duì)所輸入的PMU測(cè)試信號(hào)進(jìn)行同步相量量測(cè)的過(guò)程中，對(duì)擬 合參數(shù)增量進(jìn)行更新，具體包括：
[0028] 在迭代初期，當(dāng)初始值遠(yuǎn)離解時(shí)，迭代步長(zhǎng)較大，以便盡快接近真解；
[0029] 在迭代后期，當(dāng)參數(shù)迭代值接近解時(shí)，迭代步長(zhǎng)較小，以便精確高效求解。
[0030] 由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可知，利用該方法無(wú)論是輸入靜態(tài)信號(hào)還是動(dòng)態(tài)信 號(hào)，都可以準(zhǔn)確地進(jìn)行相量量測(cè)，其相量量測(cè)精度能夠滿(mǎn)足高精度校準(zhǔn)器對(duì)同步相量量測(cè) 算法的要求。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 附圖。
[0032] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供基于非線(xiàn)性回歸的同步相量量測(cè)方法流程示意圖；
[0033] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例利用該同步相量量測(cè)方法進(jìn)行處理的算法示意圖；
[0034] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的仿真幅值相角同時(shí)調(diào)制測(cè)試中幅值誤差示意圖；
[0035] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的仿真幅值相角同時(shí)調(diào)制測(cè)試中相角誤差示意圖；
[0036] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的仿真幅值相角同時(shí)調(diào)制測(cè)試中頻率誤差示意圖；
[0037] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的仿真幅值相角同時(shí)調(diào)制測(cè)試中頻率變化率誤差示意 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒?發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0039] 下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施 例所提供基于非線(xiàn)性回歸的同步相量量測(cè)方法流程示意圖，所述方法包括：
[0040] 步驟11:針對(duì)不同的PMU測(cè)試信號(hào)建立相應(yīng)的信號(hào)模型，所建立的信號(hào)模型的每個(gè) 建模參數(shù)均具有明確的物理意義；
[0041] 在該步驟中，不同的PMU測(cè)試信號(hào)對(duì)應(yīng)不同的信號(hào)模型，具體來(lái)說(shuō)：
[0042] 1)針對(duì)穩(wěn)態(tài)測(cè)試、頻率斜坡測(cè)試信號(hào)，所關(guān)注的測(cè)試參數(shù)是信號(hào)有效值、頻率偏移 量、頻率變化率和初相角，一種典型的信號(hào)模型可表示為：
[0044]其中，表示輸入的正弦信號(hào)的幅值有效值，fo表示電力系統(tǒng)基頻，Af表示電力 系統(tǒng)實(shí)際頻率相對(duì)于基頻的偏移量，Rf表示頻率變化率，6表示以t = 0為初始時(shí)刻對(duì)應(yīng)的 初始相角，t為時(shí)間變量。
[0045] 再根據(jù)所建立的信號(hào)模型，獲得該信號(hào)模型所對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)同步相量，其中：
[0046] 針對(duì)穩(wěn)態(tài)測(cè)試、頻率斜坡測(cè)試信號(hào)的信號(hào)模型，所對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)同步相量可表示為：
[0048] 2)針對(duì)諧波測(cè)試信號(hào)，所關(guān)注的測(cè)試參數(shù)是基頻信號(hào)有效值、頻率偏移量、頻率變 化率和初相角，一種典型的信號(hào)模型表不為：
[0050] 其中，X?s,har為諧波分量幅值有效值，Δ fhar表示諧波分量頻率偏移量，Rf,har表示 諧波分量頻率變化率，焦W表示以t = 0為初始時(shí)刻諧波分量相角，即初始相角。
[0051] 針對(duì)諧波測(cè)試信號(hào)的信號(hào)模型，所對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)同步相量可表示為：
[0053] 3)針對(duì)幅值相角的同時(shí)調(diào)制測(cè)試信號(hào)，所關(guān)注的測(cè)試參數(shù)是信號(hào)有效值、瞬時(shí)頻 率偏移量、瞬時(shí)頻率變化率和瞬時(shí)相角，所建立的信號(hào)模型表示為：
[0054]
[0055] 其中，km表示幅值調(diào)制深度，frn表示調(diào)制頻率，"表示幅值調(diào)制初相角，ka表示相角 調(diào)制深度，4_表示相角調(diào)制初相角。
[0056]針對(duì)幅值相角的同時(shí)調(diào)制測(cè)試信號(hào)的信號(hào)模型，所對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)同步相量可表示 為：
[0058]另外，在針對(duì)幅值、相角的階躍測(cè)試信號(hào)中，測(cè)試信號(hào)可以理解為由兩個(gè)穩(wěn)態(tài)過(guò)程 組合而成，因此該測(cè)試過(guò)程同第一種情況的穩(wěn)態(tài)測(cè)試類(lèi)似，幅值、相角階躍測(cè)試仍然關(guān)注信 號(hào)有效值、頻率偏移量、頻率變化率和初相角，其測(cè)試信號(hào)模型表示為：
[0060] 其所對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)同步相量也與第一種情況的穩(wěn)態(tài)測(cè)試類(lèi)似。