[发明专利]一种发电机动态状态估计方法

摘要

本发明公开了一种发电机动态状态估计方法，该方法将时变多维观测噪声尺度因子引入到CKF动态状态估计中，根据量测新息对量测误差进行在线调整，使其更加逼近真实噪声。再利用调整后的误差计算滤波增益，使其能够在量测量含有坏数据的情况下对状态量预报值进行准确修正，得到精确的状态量估计值；同时，还给出了时变多维观测噪声尺度因子的具体构造方法；并针对滤波增益求逆发生奇异的问题，提出解决方案；通过采用本发明公开的方法，在保证实时性需求的前提下，能够有效抑制量测坏数据对发电机动态状态估计的影响。

主权项

1.一种发电机动态状态估计方法，其特征在于，包括：根据系统方程对k‑1时刻的发电机动态状态估计结果进行计算，获得第k时刻发电机动态状态估计结果；利用CKF滤波算法对第k时刻发电机动态状态估计结果进行预报与滤波处理；其中，通过预报处理获得k+1时刻的发电机动态状态预报结果；在滤波处理时，利用得到PMU的实时量测值zk+1＝[δzk+1 ωzk+1 Pek+1]T计算新息向量ek+1，进而得到时变多维观测噪声尺度因子；下标k+1表示k+1时刻，δz、ωz和Pe分别为转子绝对功角、电角速度和输出电磁功率的PMU量测值；引入时变多维观测噪声尺度因子并结合PMU的实时量测值对k+1时刻的发电机动态状态预报结果进行滤波，从而实现发电机动态状态结果的准确估计；其中，所述系统方程为：式中，下标k+1与k均相应的表示k+1时刻与k时刻；F和H分别为状态方程函数和量测方程函数，x、u和z分别为状态量、控制量和量测量；v和w分别为系统噪声和量测噪声，误差方差阵分别为Q和R的正态分布；其中，状态量x＝[δωE′_qE′_d]^T，控制量状态方程的具体形式为：式中，δ为发电机转子绝对功角标幺值，ω为电角速度标幺值；和是对时间微分的简化写法，字母上方的·表示d/dt微分算子；T_J为发电机惯性时间常数；T_m为机械转矩；U_t和分别为发电机出口电压相量的幅值和相角；X′_q和X′_d分别为q轴和d轴瞬变电抗；E′_q和E′_d分别为q轴和d轴瞬态电动势；D为阻尼系数；T′_q0和T′_d0分别为q轴和d轴开路瞬变时间常数；E_f为定子励磁电动势；X_q和X_d分别为q轴和d轴同步电抗；量测量z＝[δz ωz Pe]T，量测方程的具体形式为：式中，δz、ωz和Pe分别为转子绝对功角、电角速度和输出电磁功率的PMU量测值；根据上述状态方程与量测方程的具体形式，以及k时刻系统噪声方差矩阵Qk和k+1时刻量测噪声方差阵Rk+1，则能够实现发电机动态状态估计；其中的k+1时刻量测噪声方差阵Rk+1根据PMU实际量测误差进行取值，k时刻系统噪声方差矩阵Qk表示为：式中，和分别为k时刻δ、ω、E′_q和E′_d的系统噪声方差；通过误差传递公式进行计算：式中：σ为噪声方差；σ_U为发电机出口电压相量的幅值PMU量测误差标准差，为发电机出口电压相量的相角PMU量测误差标准差；则有：式中，Δt为步长。