一種基于無(wú)跡變換強(qiáng)跟蹤的發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 發(fā)明涉及一種基于無(wú)跡變換強(qiáng)跟蹤的發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)方法，屬于電力系統(tǒng)監(jiān) 測(cè)、分析和控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)主要分為靜態(tài)狀態(tài)估計(jì)和動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)。近年來(lái)，基于廣域測(cè) 量系統(tǒng)的同步相量測(cè)量單元（phasor measurement unit，PMU)為精確跟蹤電力系統(tǒng)機(jī)電暫 態(tài)提供了可能。但是，由于量測(cè)誤差的存在，直接利用PMU測(cè)得的生數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)電暫態(tài)分析 無(wú)法獲得精確結(jié)果，最終影響對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效、實(shí)時(shí)監(jiān)控和相應(yīng)穩(wěn)定控制策略的制定。動(dòng)態(tài) 狀態(tài)估計(jì)不僅可以濾除量測(cè)數(shù)據(jù)中的誤差和噪聲，其預(yù)測(cè)能力還可以為系統(tǒng)未來(lái)可能的變 化制定相應(yīng)的控制策略。因此，提高電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)的跟蹤精度和速度對(duì) 電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有重要意義。
[0003] 發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)主要為建立合適的發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)模型和選擇高性能的動(dòng)態(tài)估 計(jì)器。針對(duì)上述兩點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者進(jìn)行了研宄，提出了基于無(wú)跡變換卡爾曼濾波的發(fā)電 機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)、基于容積卡爾曼濾波的發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)等。無(wú)跡卡爾曼濾波通過無(wú) 跡變換，將濾波精度提高到二階及以上，但是需要選擇大量參數(shù)；容積卡爾曼濾波估計(jì)精度 高、計(jì)算簡(jiǎn)單，但是對(duì)噪聲的先驗(yàn)知識(shí)依賴性較高。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種基于無(wú)跡變 換強(qiáng)跟蹤濾波的發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)方法。
[0005] 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：
[0006] 一種基于無(wú)跡變換強(qiáng)跟蹤的發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)算法，包括順序相接的如下步 驟：
[0007] 1)獲得所需估計(jì)發(fā)電機(jī)機(jī)組的參數(shù)信息；
[0008] 2)程序初始化；
[0009] 3)預(yù)測(cè)步：根據(jù)上一時(shí)刻的狀態(tài)變量濾波值和濾波協(xié)方差矩陣，采用對(duì)稱采樣策 略獲得采樣點(diǎn)，確定相應(yīng)的取值和權(quán)重；對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行非線性變換獲得狀態(tài)變量預(yù)測(cè)均值 和協(xié)方差矩陣；
[0010] 4)計(jì)算量測(cè)量預(yù)測(cè)值：根據(jù)步驟3)獲得的狀態(tài)變量預(yù)測(cè)均值和預(yù)測(cè)協(xié)方差矩陣， 采用對(duì)稱采樣策略獲得采樣點(diǎn)，通過量測(cè)函數(shù)計(jì)算得到預(yù)測(cè)的量測(cè)計(jì)算均值、自協(xié)方差矩 陣和互協(xié)方差矩陣；
[0011] 5)強(qiáng)跟蹤，引入漸消因子：根據(jù)步驟3)的預(yù)測(cè)協(xié)方差矩陣以及步驟4的量測(cè)自協(xié) 方差矩陣和互協(xié)方差矩陣根據(jù)下式計(jì)算漸消因子：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于無(wú)跡變換強(qiáng)跟蹤的發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)算法，其特征在于：包括順序相接 的如下步驟： 1) 首先獲得所需估計(jì)發(fā)電機(jī)機(jī)組的參數(shù)信息； 2) 程序初始化； 3) 預(yù)測(cè)步：根據(jù)前一時(shí)刻狀態(tài)變量的濾波均值和濾波協(xié)方差矩陣，采用對(duì)稱采樣策略 獲得采樣點(diǎn)，確定相應(yīng)的取值和權(quán)重；對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行非線性變換獲得狀態(tài)變量預(yù)測(cè)均值和 預(yù)測(cè)協(xié)方差矩陣； 4) 計(jì)算量測(cè)量預(yù)測(cè)值：根據(jù)步驟3)獲得的狀態(tài)變量預(yù)測(cè)均值和預(yù)測(cè)協(xié)方差矩陣，采用 對(duì)稱采樣策略獲得采樣點(diǎn)，通過量測(cè)函數(shù)計(jì)算得到預(yù)測(cè)的量測(cè)計(jì)算均值、自協(xié)方差矩陣和 互協(xié)方差矩陣； 5) 強(qiáng)跟蹤，引入漸消因子：根據(jù)步驟3)的預(yù)測(cè)協(xié)方差矩陣以及步驟4的量測(cè)自協(xié)方差 矩陣和互協(xié)方差矩陣根據(jù)下式計(jì)算漸消因子：
式中，tr□為求矩陣的跡，1為漸消因子，L為漸消因子的初次計(jì)算量，N、M為求解漸 消因子過程中的中間變量； 6) 修正增益矩陣：采用漸消因子修正步驟3)的預(yù)測(cè)協(xié)方差矩陣，根據(jù)狀態(tài)變量預(yù)測(cè)均 值和修正后的預(yù)測(cè)協(xié)方差矩陣獲得采樣點(diǎn)，經(jīng)過量測(cè)函數(shù)得到量測(cè)自協(xié)方差矩陣和互協(xié)方 差矩陣，在線更新增益矩陣； 7) 濾波步：采用更新的增益矩陣進(jìn)行修正，獲得狀態(tài)變量的濾波值以及濾波協(xié)方差矩 陣； 8) 判斷是否達(dá)到估計(jì)時(shí)間長(zhǎng)度，若是，則輸出結(jié)果，退出程序；若否，則返回步驟3)繼 續(xù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于無(wú)跡變換強(qiáng)跟蹤的發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)算法，其特征在 于：步驟1)中參數(shù)信息包括：慣性時(shí)間常數(shù)、阻尼系數(shù)、同步轉(zhuǎn)速、額定功率和發(fā)電機(jī)總機(jī) 組數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于無(wú)跡變換強(qiáng)跟蹤的發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)算法，其特征在 于：步驟2)中程序初始化包括：設(shè)定狀態(tài)變量初始值、設(shè)定系統(tǒng)模型噪聲方差矩陣、設(shè)定 量測(cè)誤差方差矩陣、設(shè)定預(yù)測(cè)協(xié)方差初始值、設(shè)定濾波協(xié)方差初始值、設(shè)定估計(jì)時(shí)間長(zhǎng)度、 設(shè)定采樣點(diǎn)的尺度參數(shù)和設(shè)定遺忘因子。
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種基于無(wú)跡變換強(qiáng)跟蹤濾波的發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)方法，該方法針對(duì)發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)分為兩步即預(yù)測(cè)步和濾波步，通過在預(yù)測(cè)步根據(jù)前一時(shí)刻的濾波均值和濾波協(xié)方差矩陣采用對(duì)稱采樣策略進(jìn)行sigma點(diǎn)采樣，計(jì)算量測(cè)預(yù)測(cè)計(jì)算值，得到殘差方程，引入漸消因子來(lái)修正預(yù)測(cè)協(xié)方差矩陣；濾波步在線調(diào)整增益矩陣，修正后得到機(jī)電暫態(tài)過程中發(fā)電機(jī)功角和電角速度的估計(jì)值。本發(fā)明基于無(wú)跡變換強(qiáng)跟蹤濾波的發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)方法無(wú)論在跟蹤速度、精度以及對(duì)噪聲的魯棒性能上較無(wú)跡卡爾曼濾波和強(qiáng)跟蹤濾波均有所提高。
【IPC分類】G01R31-34
【公開號(hào)】CN104777426
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510184196
【發(fā)明人】孫國(guó)強(qiáng), 黃蔓云, 衛(wèi)志農(nóng), 孫永輝, 臧海祥, 厲超
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)
【公開日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年4月17日