[0074] 圖2為本發(fā)明實施例提供的I邸E9節(jié)點測試系統(tǒng)示意圖；
[00巧]圖3為本發(fā)明實施例提供的ffiEE9節(jié)點仿真測試中發(fā)電機G1動態(tài)狀態(tài)估計結(jié)果 圖；
[0076] 圖4為本發(fā)明實施例提供的ffiEE9節(jié)點仿真測試中發(fā)電機G2動態(tài)狀態(tài)估計結(jié)果 圖；
[0077] 圖5為本發(fā)明實施例提供的ffiEE9節(jié)點仿真測試中發(fā)電機G3動態(tài)狀態(tài)估計結(jié)果 圖；
[007引圖6為本發(fā)明實施例提供的IE邸9節(jié)點仿真測試中多維時變觀測噪聲尺度因子變 化情況圖。
【具體實施方式】
[0079] 下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒?發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施 例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0080]本發(fā)明實施例提供一種發(fā)電機動態(tài)狀態(tài)估計方法，其主要包括如下步驟：
[0081]根據(jù)系統(tǒng)方程對k-1時刻的發(fā)電機動態(tài)狀態(tài)估計結(jié)果進行計算，獲得第k時刻發(fā) 電機動態(tài)狀態(tài)估計結(jié)果；
[0082] 利用CKF濾波算法對第k時刻發(fā)電機動態(tài)狀態(tài)估計結(jié)果進行預(yù)報與濾波處理；其 中，通過預(yù)報處理獲得k+1時刻的發(fā)電機動態(tài)狀態(tài)預(yù)報結(jié)果；在濾波處理時，引入時變多維 觀測噪聲尺度因子并結(jié)合PMU的實時量測值對k+1時刻的發(fā)電機動態(tài)狀態(tài)預(yù)報結(jié)果進行濾 波，從而實現(xiàn)發(fā)電機動態(tài)狀態(tài)結(jié)果的準(zhǔn)確估計。
[0083] 發(fā)電機動態(tài)狀態(tài)估計的簡要流程圖如圖1所示。發(fā)電機端口電壓可直接由PMU直 接量測，與外部網(wǎng)絡(luò)解禪，不必考慮網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而進行分布式發(fā)電機動態(tài)狀態(tài)估計。 發(fā)電機轉(zhuǎn)子的內(nèi)在巨大慣性使得發(fā)電機轉(zhuǎn)子功角和電角速度在機電暫態(tài)過程中不會發(fā)生 突變，并且滿足發(fā)電機運動方程的約束條件。PMU能夠?qū)Πl(fā)電機功角和角速度進行直接測 量，利用GI^可W得到電磁功率的同步量測值；前一時刻狀態(tài)量結(jié)合發(fā)電機端口電壓相量， 通過系統(tǒng)方程獲得下一時刻發(fā)電機狀態(tài)量的估計結(jié)果；然后，通過預(yù)報獲得狀態(tài)量的預(yù)報 值，再結(jié)合PMU對狀態(tài)量的量測值，通過改進的具有魯棒性CKF算法，最終得到下一時刻發(fā) 電機的動態(tài)狀態(tài)估計結(jié)果。
[0084] 為了便于理解，下面對本發(fā)明做詳細的說明。
[0085] 發(fā)電機動態(tài)狀態(tài)估計問題是非線性濾波問題，非線性動態(tài)系統(tǒng)的系統(tǒng)方程可W表 示為：
[0086]
[0087]式中，下標(biāo)k+1與k均相應(yīng)的表示k+1時刻與k時刻；F和Η分別為狀態(tài)方程函數(shù) 和量測方程函數(shù)，X、U和Ζ分別為狀態(tài)量、控制量和量測量；V和W分別為系統(tǒng)噪聲和量測 噪聲，誤差方差陣分別為Q和R的正態(tài)分布；
[008引由于現(xiàn)有控制備難W對次暫態(tài)過程做出及時反應(yīng)，因此，忽略次暫態(tài)，動態(tài)方程由 六階降為四階；
[008引狀態(tài)量X= [δωΕ'qE'd]Τ，控制量《二防置1巧@Γ，狀態(tài)方程的具體形式為：
[0090]
掛
[00川式中，δ和ω分別為發(fā)電機轉(zhuǎn)子絕對功角和電角速度標(biāo)么值；《和疫是對時間微 分的簡化寫法，字母上方的?表示dMt微分算子；Tj為發(fā)電機慣性時間常數(shù)；Tm為機械轉(zhuǎn) 矩；Ut和巧分別為發(fā)電機出口電壓相量的幅值和相角；X'q和X'd分別為q軸和d軸瞬變 電抗；E'q和E'd分別為q軸和d軸瞬態(tài)電動勢；D為阻尼系數(shù)；Τ'。。和Τ'd。分別為Q 軸和d軸開路瞬變時間常數(shù)；Ef為定子勵磁電動勢；Xq和Xd分別為q軸和d軸同步電抗； [009引量測量Z= [δZω,PJT，量測方程的具體形式為：
[0093]
(茍
[0094] 式中，δ,、ω,和Pe分別為轉(zhuǎn)子絕對功角、電角速度和輸出電磁功率的PMU量測 值；
[0095] 根據(jù)上述狀態(tài)方程與量測方程的具體形式，W及k時刻系統(tǒng)噪聲方差矩陣Qk和 k+1時刻量測噪聲方差陣Rw，則能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電機動態(tài)狀態(tài)估計。
[009引其中的k+1時刻量測噪聲方差陣Rw根據(jù)PMU實際量測誤差進行取值。
[0097] 針對系統(tǒng)噪聲，在發(fā)電機動態(tài)狀態(tài)估計的系統(tǒng)方程中，假設(shè)模型參數(shù)準(zhǔn)確；狀態(tài)量 均采用估計值，精度較高；控制量U中Tm、Ef可W假設(shè)為恒定值；Ut和轉(zhuǎn)采用PMU量測值，存 在量測誤差。因此，系統(tǒng)噪聲主要源于Ut和巧的量測誤差。該量測誤差通過系統(tǒng)方程進行 傳遞，最終導(dǎo)致系統(tǒng)噪聲的產(chǎn)生。
[0098] k時刻系統(tǒng)噪聲方差矩陣Qk表示為：
[0099]
(4);
[0100] 式中，巧^34、誠。、σ苗和分別為k時刻δ、ω、Ε'q和E'd的系統(tǒng)噪聲 方差；
[0101] 通過誤差傳遞公式進行計算：
[0102]
腳
[0103] 式中：0為噪聲方差；α。,和^0分別為發(fā)電機出口電壓相量的幅值和相角PMU量 測誤差標(biāo)準(zhǔn)差；可設(shè)置其取值分別為0.2%和0.2°。
[0104] 按照式巧），對系統(tǒng)方程分別關(guān)于發(fā)電機出口電壓幅值和相角求偏導(dǎo)數(shù)，進而推導(dǎo) k時刻狀態(tài)量ω、Ε'q和Ε'd過程噪聲方差的計算公式。由于發(fā)電機功角δ的預(yù)報值需 要用到電角速度ω的估計值，而ω發(fā)估計值誤差相對較小，因此，將功角的系統(tǒng)噪聲誤差 方差定為一個較小的正數(shù)，此處選為10 6。
[0105] 則有：
[0110] 由式（7)-(9)就可W計算化中各元素值。式中，At為步長，式（7)-(9)中Ut和 @取值為k時刻PMU的量測值；E'。、E'd和δ的取值為k時刻的估計值。
[0111] 再利用CKF濾波算法對第k時刻發(fā)電機動態(tài)狀態(tài)估計結(jié)果進行預(yù)報與濾波處理。 [011引 1、預(yù)報過程。
[0113] 對第k時刻發(fā)電機動態(tài)狀態(tài)估計結(jié)果進行預(yù)報處理獲得k+1時刻的發(fā)電機動態(tài)狀 態(tài)預(yù)報結(jié)果；
[0114] 所述的第k時刻發(fā)電機動態(tài)狀態(tài)估計結(jié)果包括：第k時刻發(fā)電機動態(tài)狀態(tài)量的估 計值而It與估計誤差方差陣Pkik;
[0115] 對Pkik進行化olesky分解，得到k時刻估計誤差方差陣的平方根矩陣Skik:
[0116]
(化)
[0117] 利用下式對第k時刻發(fā)電機動態(tài)狀態(tài)量的估計值％l&生成一組等權(quán)值的容積點 Xi,k|k:
[011 引
(11)
[0119] 式中，參數(shù)備=>Rl],.，/=L2.. 2n，η為狀態(tài)量維數(shù)；示例性的，若發(fā)電機動態(tài)狀態(tài)估 計狀態(tài)量維數(shù)η= 4,則容積點個數(shù)為8。
[0120] 利用下式對每一個容積點進行變換，得到所有容積點的預(yù)報值式
[0121]
(巧
[0122] 對所有發(fā)電機狀態(tài)量容積點的預(yù)報值進行加權(quán)求和，得到狀態(tài)量預(yù)報值
[0123]
[0124] 示例性的，若發(fā)電機動態(tài)狀態(tài)估計狀態(tài)量維數(shù)η= 4,則利用球面-徑向規(guī)則生成 的容積點權(quán)重為1/8。
[0125] 并通過下式獲得預(yù)報誤差協(xié)方差陣Pw Ik:
[0126]
(14)
[0127] 2、濾波過程。
[0128] 在濾波處理時，引入時變多維觀測噪聲尺度因子并結(jié)合PMU的實時量測值對k+1 時刻的發(fā)電機動態(tài)狀態(tài)預(yù)報結(jié)果進行濾波，從而實現(xiàn)發(fā)電機動態(tài)狀態(tài)結(jié)果的準(zhǔn)確估計。
[0129] 所述的k+1時刻的發(fā)電機動態(tài)狀態(tài)預(yù)報結(jié)果包括：k+1時刻的發(fā)電機動態(tài)狀態(tài)量 預(yù)報值礙+P與發(fā)電機狀態(tài)量預(yù)報誤差協(xié)方差陣Pwik;
[0130] 對預(yù)報誤差協(xié)方差陣Pwik進行化olesky分解，得到k+1時刻發(fā)電機狀態(tài)量預(yù)報 誤差協(xié)方差陣的平方根矩陣SwIk:
[0131]
(1群
[0132] 利用下式對k+1時刻的發(fā)電機動態(tài)狀態(tài)量預(yù)報值兩生成一組等權(quán)值的狀態(tài)量 預(yù)報值容積點Xi.wik:
[0133]
(化）
[0134] 利用下式對每一個狀態(tài)量預(yù)報值容積點進行變換，得到PMU量測量預(yù)報值的容積 點Z;, k+1 I k:
[0135]Zi,k+i|k=Η狂i,k+i|k,Uk) ; (17)
[0136] 對所有PMU量測量預(yù)報值的容積點進行加權(quán)求和，進而得到PMU量測量預(yù)報值 '-%+恥：
[0137]
(18)
[013引計算PMU量測量預(yù)報誤差方差陣Pyy,W:
[0139]
(巧）
[0140]利用得到PMU的實時量測值Zw=[δ心1ω心1PekjT計算新息向量ew，進而得 到時變