[发明专利]一种面向电力系统频率控制的智能面板系统

权利要求书

1.一种面向电力系统频率控制的智能面板系统，其特征在于，包括：控制中心组件、通讯网络组件、智能面板组件与设备组件。

2.根据权利要求1的一种面向电力系统频率控制的智能面板，其特征在于，包括：微处理器模块、开关模块、数据转换(ADC)模块、红外模块、WiFi模块与有线/无线通讯模块。

3.根据权利要求1的一种面向电力系统频率控制的智能面板系统，其特征在于：频率测试方式算法包含以下步骤：

S1：假设由数模转换模块输入到微处理器的信号为

y[t]＝Acos(ωt/f_s+φ)+ε[t] (1)

其中，y[t]是时刻t的测量值，A是电压或电流幅值，ω＝2πf是待测频率，f_s是采样频率，φ是相角，最后ε表示噪声信号。

S2：使用非线性系统来表示卡尔曼滤波系统的状态模型，其状态包含频率和电压/电流幅度的正弦信号测量值：

其中和

考虑正弦信号随时间演化如下：

s[t+1]

＝B^ccos(ω(t+1)/f_s)+B^ssin(ω(t+1)/f_s)

＝B^c[cos(ωt/f_s)cos(ω/f_s)-sin(ωt/f_s)sin(ω/f_s)]+B^s[sin(ωt/f_s)cos(ω/f_s)+cos(ωt/f_s)sin(ω/f_s)]

(3)

将系统状态定义为瞬时幅度和频率，如下所示：

状态变化如下所示：

x^c[t+1]＝cos(x^ω[t]/f_s)x^c[t]-sin(x^ω[t]/f_s)x^s[t]+∈^c[t]，

x^s[t+1]＝sin(x^ω[t]/f_s)x^c[t]+cos(x^ω[t]/f_s)x^s[t]+∈^s[t]，

x^ω[t+1]＝x^ω[t]+∈^ω[t]，

(5)

其中∈为系统噪音。

S3：给定系统的状态定义如(5)，则系统的状态转化方程可以表示如下：

x[t+1]＝f(x[t])+∈[t]， (6)

其中状态转移函数f(·)为非线性，可以由公式(4)获得。我们假设∈[t]是均值为零的白噪声。

为了简洁，公式(1)中的观测方程可以表示为

y[t]＝Hx[t]+ε[t]， (7)

其中H＝[1 1 0]。

构建的扩展卡尔曼滤波系统总结如下：

x[t+1]＝f(x[t])+ε[t]，

y[t]＝Hx[t]+∈[t]. (8)

给定系统方程(8)，该方法应用基于扩展卡尔曼滤波的方法来估计系统状态。

S4：围绕当前估计的状态，该方法通过一阶线性化逼近非线性系统，并将卡尔曼滤波器应用于线性化系统以找到最佳卡尔曼增益。非线性系统模型和新测量用于计算新的状态预测。这个过程迭代进行，状态空间模型围绕更新的状态估计重新线性化。

令表示x[t]的最小均方误差估计，给定直到并包括时间j的测量值，而P[t|j]表示估计误差的协方差矩阵。从初始估计和P[0|-1]开始，系统方程(8)的EKF迭代总结在算法1中。

算法1中是扩展卡尔曼滤波系统的线性化，N是测量输入的数量，预测过程如下。