[发明专利]一种基于信号识别的自适应同步相量测量方法

说明书

本发明公开了一种基于信号识别的自适应同步相量测量方法，首先建立动态相量模型，并用二阶泰勒级数模拟相量幅值、相角、频率与频率变化率的动态变化；利用所建立的动态相量模型，得到相量模型参数在电力系统典型静动态过程中的行为规律；根据所得到的相量模型参数的行为规律，进行信号类型识别，识别出电力信号的瞬变、不含噪声的静态、含噪声的静态与动态过程；再针对识别出的电力信号的瞬变、不含噪声的静态、含噪声的静态与动态过程，分别进行瞬变前后计算时间窗的自适应构建、噪声抑制以及动态相量补偿。利用该方法无论在输入静态信号还是动态信号时，都可以准确且快速地进行相量量测。

技术领域

本发明涉及同步相量测量技术领域，尤其涉及一种基于信号识别的自适应同步相量 测量方法。

背景技术

电力系统安全是国家安全的重要组成部分，电力系统的量测技术是电力系统安全的 基础。同步相量测量单元(Phasor Measurement Unit，PMU)因其高精度、高上送率等优点，已在国内外快速发展、广泛应用。然而电力系统已呈现越来越明显的电力电子化特 征，这导致电力系统特性发生本质改变，电力系统安全面临新的挑战。电气量频谱特征 复杂、时域瞬变多、动态过程快，导致动态相量准确测量与快速准确跟踪系统动态过程 更加困难。传统电力系统量测以基频稳态信号为主，假设输入相量在时间窗内稳定不 变，当相量计算时间窗内电气量发生瞬变，既包含瞬变前信号，又包含瞬变后信号时， 相量测量结果无意义，存在一个时长与时间窗长一样长的过渡过程，无法提供快速准确 的数据。

此外，受大量非线性负荷的影响，电网的噪声含量增加。噪声的增大会导致测量相量的幅值与相角产生伪波动，影响直接测量精度，而且由于频率与频率变化率分别为相 角的一次导数与二次导数，噪声所造成的相角的微小波动可使频率与频率变化率测量误 差增大上百倍，由于噪声频谱范围及其宽泛，难以对噪声进行抑制与消除。

随着IEEE、中国及国家电网公司的PMU标准的发布及逐步完善，PMU动态条件下的量 测精度受到越来越多的研究机构地重视，很多新的技术在算法中得到了应用。但是由于缺乏电网信号噪声含量及其对相量测量影响的机理研究，现有的PMU标准中未对噪声含量及在噪声条件下的测量误差极限进行要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于信号识别的自适应同步相量测量方法，利用该方法无 论在输入静态信号还是动态信号时，都可以准确且快速地进行相量量测。

一种基于信号识别的自适应同步相量测量方法，所述方法包括：

步骤1、建立动态相量模型，并用二阶泰勒级数模拟相量幅值、相角、频率与频率变化率的动态变化；

步骤2、利用所建立的动态相量模型，得到相量模型参数在电力系统典型静动态过程 中的行为规律；

步骤3、根据所得到的相量模型参数的行为规律，进行信号类型识别，识别出电力信 号的瞬变、不含噪声的静态、含噪声的静态与动态过程；

步骤4、针对识别出的电力信号的瞬变、不含噪声的静态、含噪声的静态与动态过程，分别进行瞬变前后计算时间窗的自适应构建、噪声抑制以及动态相量补偿。

在所述步骤1中，所建立的动态相量模型用公式表示为：

其中，x(t)是信号采样值，X_m(t)是相量幅值，f(t)是信号频率，φ₀是相量初相角，f₀是额定频率，Δf(t)是频率偏移；

在上述模型中，相量幅值、相角、频率与频率变化率在计算时间窗内都随时间t变化 而变化。

所述电力系统典型静动态过程包括：

瞬变过程，具体为突变或阶跃；

不含噪声的静态过程；