[发明专利]一种WAMS时延信号补偿装置

说明书

一种WAMS时延信号补偿装置针对WAMS信号应用过程中存在的时延和噪声干扰问题，提出了一种基于卡尔曼滤波算法和自回归模型的时延补偿装置。该装置由数据库、滤波模块、缓冲区、预测补偿模块依次串联组成；装置运行过程中，时延补偿装置获得WAMS传输过来的含有时延和噪声的观测信号和控制信号，并将信号存储至内部的数据库中，然后滤波模块对观测信号进行滤波，将结果存放至缓冲区，接着预测补偿模块基于缓冲区中的数据构建自回归模型，并进行时延补偿得到实时观测信号。本发明不仅可以解决WAMS信号的时延问题，而且能够有效应对WAMS信号中的噪声影响，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种WAMS时延信号补偿装置。

背景技术

随着大区电网互联程度的加深，电力系统的规模越来越大，安全稳定性问题也日益严重。传统的数据采集和监控系统(Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA)侧重于进行电力系统稳态的监测，对系统动态数据获取能力有限，无法满足实时监控的需要。广域测量系统(Wide Area Measurement System，WAMS)的出现使得广域信息的同步测量不再是个难题，该系统利用相量测量单元(Phasor Measurement Unit，PMU)高速采集广域各地信号，通过GPS授时功能为信号打上时标，再结合通信网络将实时数据传送到统一分析平台，为电力系统的实时监控提供了基础。

但WAMS信号的广域远距离传输也带来了信号延迟问题，若不妥善处理时延，会对电力系统的分析控制造成不利影响。具体来讲，WAMS信号经数据采集、相量计算、通信网传输等多个环节，最终到达各种接收终端具有明显的延迟，直接使用具有时延的WAMS信号进行各种监测、分析、控制，无法满足实际工程的要求，需要对其进行补偿。

发明内容

本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种WAMS时延信号补偿装置。

本发明方法的一种时延补偿装置，由数据库、滤波模块、缓冲区以及预测补偿模块依次串联组成，用于接收从WAMS传输过来的含有时延的观测信号和控制信号，输出补偿时延后的实时观测信号，其时延补偿的具体实现步骤如下：

步骤1：确定卡尔曼滤波模型：

式中X_k为最优估计列向量，Z_k为观测信号，U_k为控制信号；A、B、H为常数矩阵，W_k为过程噪声，其噪声协方差矩阵为Q；V_k为测量噪声，其噪声协方差矩阵为R；k为离散时刻序列，k＝1,2,…；

步骤2：若补偿装置内部的数据库没有接收到新的观测信号Z_k和控制信号U_k，则继续等待，否则补偿装置将k时刻的观测信号Z_k、控制信号U_k，存储至其内部的数据库，并进入步骤3；

步骤3：滤波模块根据步骤1建立的卡尔曼滤波模型对k时刻的观测信号Z_k进行滤波，具体步骤如下：

步骤3.1：滤波模块从数据库中获得存储的最新观测信号Z_k、控制信号U_k；

步骤3.2：计算为k-1时刻到k时刻的一步估计列向量，其计算方式如下：

其中X_k-1为k-1时刻的最优估计列向量，且X₀＝H^-1Z₁；

步骤3.3：计算对应的误差协方差矩阵P_k|k-1：