[发明专利]一种基于多项式模型的振荡中心电压预测方法

权利要求书

1.一种基于多项式模型的振荡中心电压预测方法，其特征在于包括以下步骤：

1）电压数值采样及归一化运算：在电网实际运行过程中，通过PMU采集重要变电站实时电压数值，并利用离线仿真记录的振荡最大值与最小值，对电压轨迹进行归一化处理；

2）归一化电压轨迹实时预测：采用步骤1）的归一化电压数值，利用一定时长的观测窗进行曲线拟合，根据多项式模型实现轨迹的快速预测，得到未来时刻的归一化电压数值；

3）实际预测数值计算：利用步骤2）得到的归一化电压数值，进行反归一化处理，得到相应变电站未来时刻的实际电压数值，完成振荡中心电压轨迹快速预测。

2.根据权利要求1所述的基于多项式模型的振荡中心电压预测方法，其特征在于上述步骤1）电压轨迹归一化运算，具体方法为：

在实际电网运行过程中，通过PMU采样当前时刻的变电站母线电压数值，根据下式作范围为0-1的实时归一化处理，

U_O′(t)=[U_O(t)-b]/K=[U_O(t)-U_min]/[U_max-U_min]

b=U_min,K=U_max-U_min

式中：U_O(t)为t时刻采样电压数值，U_O′(t)为t时刻归一化电压数值；U_max和U_min分别为离线仿真得到的该节点振荡过程中最低与最高电压数值，b,K为归一化系数。

3.根据权利要求1所述的基于多项式模型的振荡中心电压预测方法，其特征在于上述步骤2）归一化电压轨迹实时预测，具体方法为：

21）判别归一化电压数值是否满足预测基本条件，即轨迹连续可微；

归一化后得到的某变电站母线电压时间序列如下：

{U_O′(t),U_O′(t+T)…U_O′(t+nT)}

式中：T为采样时间间隔，实际电网中T为0.02s，n为观测序列总长度，为大于零的正整数，优选地取5-10；

判别序列中相邻时刻电压数值是否均满足下式：

ΔU_O′=|U_O′(t+kT)-U_O′(t+(k+1)T)|<limΔU

式中：k为正整数，取值范围为0-(n-1)；limΔU为连续可微轨迹的极限差值，通过离线仿真获得，优选地取0.1-0.2；

若是，则说明观测窗内轨迹连续可微，则转至步骤22），进行电压轨迹预测；若否，则说明轨迹受到扰动影响，不符合预测基本条件，返回到步骤1），对下一刻电压数值进行采样和归一化处理，直至观测序列均满足判别式；

22）未来时刻归一化电压数值预测，具体方法为：

基于多项式模型的电压轨迹曲线拟合表达式如下：

arcosU_O′(t)=a₀+a₁t+a₂t²+…+a_ntⁿ

式中：A_N=[a₀,a₁,a₂,…,a_n]^T为多项式拟合参数向量，n为多项式阶数，优选地取为3；

根据步骤21）连续可微的归一化电压序列，计算得到观测向量计为下式：

Y(N)=[arcosU_O′(t),arcosU_O′(t+T),…arcosU_O′(t+nT)]^T

根据最小二乘法，求取多项式模型参数：

A_N=P_NH^T(N)·Y(N)

式中：P_N=[H^T(N)H(N)]^-1

H(N)=100···01Δt(Δt)2···(Δt)n···············1NΔt(NΔt)2···(NΔt)n]]>

拟合出模型参数A_N后，按照下式计算得到未来时刻归一化电压预测值：

U_pre′(t+NT)=cos[a₀+a₁(t+NT)+a₂(t+NT)²+…+a_n(t+NT)ⁿ]

式中：U_pre′(t+NT)为t+NT时刻归一化电压预测数值，数值范围为0-1；N为预测步长，为正整数，一般取1-15，即预测未来0.02-0.3s数值。

4.根据权利要求1所述的基于多项式模型的振荡中心电压预测方法，其特征在于上述步骤3）实际预测数值计算是反归一化运算，具体方法为：

对预测的归一化电压数值进行反归一化处理，成为变电站的实际电压数值：

U_pre(t+NT)=KU_pre′(t+NT)+b

式中：U_pre(t+NT)为t+NT时刻实际电压预测数值；

当下一时刻的数据到来时，返回步骤1）进行采样与归一化，采用滚动预测技术，循环步骤1）-3）流程，即可得到指定变电站的母线电压预测轨迹。