一種基于非線性回歸的同步相量量測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及同步相量測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于非線性回歸的同步相量量 測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 相量測量單元(Phasor Measurement Unit，PMU)的應(yīng)用對電力系統(tǒng)的量測技術(shù)帶 來了革命性的變革，分析PMU的靜動態(tài)行為規(guī)律，并掌握PMU在靜動態(tài)條件下的相量量測精 度是復(fù)雜電力系統(tǒng)實施有效動態(tài)安全監(jiān)控措施的前提條件，目前存在兩種PMU測試系統(tǒng)的 搭建方案，分別為基于高精度信號源的PMU靜動態(tài)測試系統(tǒng)和基于高精度校準(zhǔn)器的PMU靜動 態(tài)測試系統(tǒng)。
[0003] 上述基于高精度信號源的PMU靜動態(tài)測試系統(tǒng)便于操作，得到了快速發(fā)展和應(yīng)用。 但是該測試系統(tǒng)對信號源精度要求較高;相比之下，基于高精度校準(zhǔn)器的PMU靜動態(tài)測試系 統(tǒng)對信號源沒有過高的要求，彌補了第一種測試方案的不足，但此類測試系統(tǒng)對高精度校 準(zhǔn)器的同步相量量測精度要求較高。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)方案中的同步相量測量方法主要分為:頻域算法，即以離散傅里葉變換 (DFT)為基礎(chǔ)的算法及其改進算法，如插值離散傅里葉（Interpolated Discrete Fourier Transform，IpDFT)算法;時域算法，即以加權(quán)最小二乘法為基礎(chǔ)的算法，如非線性回歸同步 相量量測算法。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以及其計算簡單的特性，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)動態(tài)過程中這一假設(shè)不成立，基于 DFT的改進算法雖然提高了同步相量量測精度，但無法從根本上彌補這一缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種基于非線性回歸的同步相量量測方法，利用該方法無論 是輸入靜態(tài)信號還是動態(tài)信號，都可以準(zhǔn)確地進行相量量測，其相量量測精度能夠滿足高 精度校準(zhǔn)器對同步相量量測算法的要求。
[0006] -種基于非線性回歸的同步相量量測方法，所述方法包括：
[0007] 針對不同的PMU測試信號建立相應(yīng)的信號模型，所建立的信號模型的每個建模參 數(shù)均具有明確的物理意義；
[0008] 利用非線性回歸算法對所輸入的PMU測試信號進行同步相量量測。
[0009] 所述針對不同的PMU測試信號建立相應(yīng)的信號模型，具體包括：
[0010]針對穩(wěn)態(tài)測試、頻率斜坡測試信號，所建立的信號模型表示為：
[0012]其中，Xrms表示輸入的正弦信號的幅值有效值，fQ表示電力系統(tǒng)基頻，Δ f表示電力 系統(tǒng)實際頻率相對于基頻的偏移量，Rf表示頻率變化率，和表示以t = 0為初始時刻對應(yīng)的 初始相角；
[0013]上述所建立的信號模型對應(yīng)的動態(tài)同步相量表示為：
[0015] 所述針對不同的PMU測試信號建立相應(yīng)的信號模型，具體包括：
[0016] 針對諧波測試信號，所建立的信號模型表示為：
[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為初始時刻諧波分量相角，即初始相角；
[0019]上述所建立的信號模型對應(yīng)的動態(tài)同步相量表示為：
[0021 ]所述針對不同的PMU測試信號建立相應(yīng)的信號模型，具體包括：
[0022]針對幅值相角的同時調(diào)制測試信號，所建立的信號模型表示為：
[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] 上述所建立的信號模型對應(yīng)的動態(tài)同步相量表示為：
[0027] 在利用非線性回歸法對所輸入的PMU測試信號進行同步相量量測的過程中，對擬 合參數(shù)增量進行更新，具體包括：
[0028] 在迭代初期，當(dāng)初始值遠(yuǎn)離解時，迭代步長較大，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，迭代步長較小，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，利用該方法無論是輸入靜態(tài)信號還是動態(tài)信 號，都可以準(zhǔn)確地進行相量量測，其相量量測精度能夠滿足高精度校準(zhǔn)器對同步相量量測 算法的要求。
【附圖說明】
[0031] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 附圖。
[0032] 圖1為本發(fā)明實施例所提供基于非線性回歸的同步相量量測方法流程示意圖；
[0033] 圖2為本發(fā)明實施例利用該同步相量量測方法進行處理的算法示意圖；
[0034] 圖3為本發(fā)明實施例提供的仿真幅值相角同時調(diào)制測試中幅值誤差示意圖；
[0035] 圖4為本發(fā)明實施例提供的仿真幅值相角同時調(diào)制測試中相角誤差示意圖；
[0036] 圖5為本發(fā)明實施例提供的仿真幅值相角同時調(diào)制測試中頻率誤差示意圖；
[0037] 圖6為本發(fā)明實施例提供的仿真幅值相角同時調(diào)制測試中頻率變化率誤差示意 圖。
【具體實施方式】
[0038] 下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒?發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施 例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0039] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作進一步地詳細(xì)描述，如圖1所示為本發(fā)明實施 例所提供基于非線性回歸的同步相量量測方法流程示意圖，所述方法包括：
[0040] 步驟11:針對不同的PMU測試信號建立相應(yīng)的信號模型，所建立的信號模型的每個 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測試信號對應(yīng)不同的信號模型，具體來說：
[0042] 1)針對穩(wěn)態(tài)測試、頻率斜坡測試信號，所關(guān)注的測試參數(shù)是信號有效值、頻率偏移 量、頻率變化率和初相角，一種典型的信號模型可表示為：
[0044]其中，表示輸入的正弦信號的幅值有效值，fo表示電力系統(tǒng)基頻，Af表示電力 系統(tǒng)實際頻率相對于基頻的偏移量，Rf表示頻率變化率，6表示以t = 0為初始時刻對應(yīng)的 初始相角，t為時間變量。
[0045] 再根據(jù)所建立的信號模型，獲得該信號模型所對應(yīng)的動態(tài)同步相量，其中：
[0046] 針對穩(wěn)態(tài)測試、頻率斜坡測試信號的信號模型，所對應(yīng)的動態(tài)同步相量可表示為：
[0048] 2)針對諧波測試信號，所關(guān)注的測試參數(shù)是基頻信號有效值、頻率偏移量、頻率變 化率和初相角，一種典型的信號模型表不為：
[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為初始時刻諧波分量相角，即初始相角。
[0051] 針對諧波測試信號的信號模型，所對應(yīng)的動態(tài)同步相量可表示為：
[0053] 3)針對幅值相角的同時調(diào)制測試信號，所關(guān)注的測試參數(shù)是信號有效值、瞬時頻 率偏移量、瞬時頻率變化率和瞬時相角，所建立的信號模型表示為：
[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]針對幅值相角的同時調(diào)制測試信號的信號模型，所對應(yīng)的動態(tài)同步相量可表示 為：
[0058]另外，在針對幅值、相角的階躍測試信號中，測試信號可以理解為由兩個穩(wěn)態(tài)過程 組合而成，因此該測試過程同第一種情況的穩(wěn)態(tài)測試類似，幅值、相角階躍測試仍然關(guān)注信 號有效值、頻率偏移量、頻率變化率和初相角，其測試信號模型表示為：
[0060] 其所對應(yīng)的動態(tài)同步相量也與第一種情況的穩(wěn)態(tài)測試類似。