角的PMU量測(cè)誤差標(biāo)準(zhǔn)差分別為0. 1 %和0.Γ。
[0197] 圖3-圖5分別給出了I邸E9節(jié)點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)G1、G2和G3的動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì) 結(jié)果，其中的"一一魯棒CKF"為本發(fā)明所述方案的結(jié)果，"……CKF"為傳統(tǒng)CKF算法的結(jié) 果，"一真值"為實(shí)際值。
[019引對(duì)于發(fā)電機(jī)G1，分別在t= 4s和t= 8s時(shí)發(fā)電機(jī)絕對(duì)功角的PMU量測(cè)值中人為 疊加10個(gè)連續(xù)不良數(shù)據(jù)點(diǎn)。從圖3可W看出，由于不良數(shù)據(jù)的存在，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)出現(xiàn)了較大的波動(dòng)。運(yùn)是因?yàn)榱繙y(cè)誤差方差與絕對(duì)功角的PMU量測(cè) 中不良數(shù)據(jù)的實(shí)際誤差相差較大，使得容積卡爾曼濾波的濾波增益無(wú)法對(duì)狀態(tài)量預(yù)報(bào)值進(jìn) 行正確修正，最終導(dǎo)致狀態(tài)量的估計(jì)值不準(zhǔn)確。而本發(fā)明的方案采用時(shí)變多維觀測(cè)噪聲尺 度因子對(duì)量測(cè)誤差方差進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，使其能夠隨量測(cè)噪聲而改變。由此計(jì)算得到的濾波 增益能夠正確修正發(fā)電機(jī)狀態(tài)量的預(yù)報(bào)值。因此，當(dāng)發(fā)電機(jī)功角的PMU量測(cè)值出現(xiàn)不良數(shù) 據(jù)時(shí)，依然能夠得到準(zhǔn)確的狀態(tài)量估計(jì)值。
[0199] 對(duì)于發(fā)電機(jī)G2,分別在t= 6s和t= 12s時(shí)向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電角速度的PMU量測(cè)值 中人為疊加10個(gè)連續(xù)壞數(shù)據(jù)，在t= 14s時(shí)疊加單點(diǎn)壞數(shù)據(jù)。從圖4可W看出，由于轉(zhuǎn)子 電角速度的量測(cè)中存在不良數(shù)據(jù)，基于容積卡爾曼濾波算法的發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)發(fā)生了 較大的波動(dòng)，而本發(fā)明的方案依然能夠得到較為準(zhǔn)確的動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)值。
[0200] 對(duì)于發(fā)電機(jī)G3,在t= 12s時(shí)同時(shí)在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電角速度和轉(zhuǎn)子絕對(duì)功角的PMU量測(cè)值中人為疊加連續(xù)不良數(shù)據(jù)。從圖5可見，即使絕對(duì)功角和電角速度的PMU量測(cè)同時(shí) 存在連續(xù)多點(diǎn)不良數(shù)據(jù)，本發(fā)明的方案依然能夠得到準(zhǔn)確的狀態(tài)估計(jì)值。
[0201] 圖6給出了PMU量測(cè)量存在不良數(shù)據(jù)時(shí)，量測(cè)量的時(shí)變多維觀測(cè)噪聲尺度因子的 變化情況?？蒞看出，當(dāng)PMU量測(cè)量出現(xiàn)不良數(shù)據(jù)時(shí)，量測(cè)量的時(shí)變多維觀測(cè)噪聲尺度因子 會(huì)突然增大。運(yùn)就能夠有效調(diào)節(jié)量測(cè)誤差方差，由此計(jì)算出的卡爾曼濾波增益就能夠準(zhǔn)確 修正狀態(tài)量的預(yù)報(bào)值，從而提高狀態(tài)估計(jì)精度。
[0202] 通過W上的實(shí)施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可W清楚地了解到上述實(shí)施例可W通過軟件實(shí)現(xiàn)，也可W借助軟件加必要的通用硬件平臺(tái)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。基于運(yùn)樣的理解， 上述實(shí)施例的技術(shù)方案可軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該軟件產(chǎn)品可W存儲(chǔ)在一個(gè)非易 失性存儲(chǔ)介質(zhì)（可W是CD-ROM,U盤，移動(dòng)硬盤等）中，包括若干指令用W使得一臺(tái)計(jì)算機(jī) 設(shè)備（可W是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等）執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述的方法。
[0203]W上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該W權(quán)利要求書的保護(hù)范 圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)方法，其特征在于，包括： 根據(jù)系統(tǒng)方程對(duì)k-1時(shí)刻的發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，獲得第k時(shí)刻發(fā)電機(jī) 動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)結(jié)果； 利用CKF濾波算法對(duì)第k時(shí)刻發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行預(yù)報(bào)與濾波處理；其中，通 過預(yù)報(bào)處理獲得k+1時(shí)刻的發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)預(yù)報(bào)結(jié)果；在濾波處理時(shí)，引入時(shí)變多維觀測(cè) 噪聲尺度因子并結(jié)合PMU的實(shí)時(shí)量測(cè)值對(duì)k+1時(shí)刻的發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行濾波， 從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)結(jié)果的準(zhǔn)確估計(jì)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述系統(tǒng)方程為：式中，下標(biāo)k+1與k均相應(yīng)的表示k+1時(shí)刻與k時(shí)刻；F和Η分別為狀態(tài)方程函數(shù)和量 測(cè)方程函數(shù)，x、u和Ζ分別為狀態(tài)量、控制量和量測(cè)量；V和W分別為系統(tǒng)噪聲和量測(cè)噪聲， 誤差方差陣分別為Q和R的正態(tài)分布； 其中，狀態(tài)量χ=[δωE'qE'd]T，控制量"=Κ,ι與。,0]'，狀態(tài)方程的具體形式 為：式中，δ和ω分別為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕對(duì)功角和電角速度標(biāo)么值；務(wù):和&是對(duì)時(shí)間微分的 簡(jiǎn)化寫法，字母上方的?表示d/化微分算子；Tj為發(fā)電機(jī)慣性時(shí)間常數(shù)；Τm為機(jī)械轉(zhuǎn)矩；Ut 和i巧分別為發(fā)電機(jī)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(dòng)勢(shì)；D為阻尼系數(shù)；T'q。和T'd。分別為q軸和d 軸開路瞬變時(shí)間常數(shù)；Ef為定子勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)；Xq和Xd分別為q軸和d軸同步電抗； 量測(cè)量Z= [δZω,PJT，量測(cè)方程的具體形式為：式中，δ,、ωz和Pe分別為轉(zhuǎn)子絕對(duì)功角、電角速度和輸出電磁功率的PMU量測(cè)值； 根據(jù)上述狀態(tài)方程與量測(cè)方程的具體形式，W及k時(shí)刻系統(tǒng)噪聲方差矩陣化和k+1時(shí) 刻量測(cè)噪聲方差陣Rw，則能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)； 其中的k+1時(shí)刻量測(cè)噪聲方差陣Rw根據(jù)PMU實(shí)際量測(cè)誤差進(jìn)行取值，k時(shí)刻系統(tǒng)噪聲 方差矩陣Qk表示為：式中，巧L*、巧Ly-和'分別為k時(shí)刻δ、ω、E'q和Ε'd的系統(tǒng)噪聲方 差； 通過誤差傳遞公式進(jìn)行計(jì)算：式中：σ為噪聲方差；0。和巧,分別為發(fā)電機(jī)出口電壓相量的幅值和相角PMU量測(cè)誤 差標(biāo)準(zhǔn)差； 則有：式中，At為步長(zhǎng)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述通過預(yù)報(bào)處理獲得k+1時(shí)刻的發(fā)電機(jī) 動(dòng)態(tài)狀態(tài)預(yù)報(bào)結(jié)果的步驟包括： 所述的第k時(shí)刻發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)結(jié)果包括：第k時(shí)刻發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)量的估計(jì)值 兩化與估計(jì)誤差方差陣Pklk; 對(duì)Pkik進(jìn)行化olesky分解，得到k時(shí)刻估計(jì)誤差方差陣的平方根矩陣Skik:利用下式對(duì)第k時(shí)刻發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)量的估計(jì)值而|4生成一組等權(quán)值的容積點(diǎn)Xi,k|k:式中，參數(shù)兩. = ^R?，i=1，2,. . .，2n，η為狀態(tài)量維數(shù)； 利用下式對(duì)每一個(gè)容積點(diǎn)進(jìn)行變換，得到所有容積點(diǎn)的預(yù)報(bào)值KwiA:對(duì)所有發(fā)電機(jī)狀態(tài)量容積點(diǎn)的預(yù)報(bào)值進(jìn)行加權(quán)求和，得到狀態(tài)量預(yù)報(bào)值^Wc=并通過下式獲得預(yù)報(bào)誤差協(xié)方差陣Pwik:4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述在濾波處理時(shí)，引入時(shí)變多維觀測(cè)噪 聲尺度因子并結(jié)合PMU的實(shí)時(shí)量測(cè)值對(duì)k+1時(shí)刻的發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行濾波，從 而實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)結(jié)果的準(zhǔn)確估計(jì)包括： 所述的k+1時(shí)刻的發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)預(yù)報(bào)結(jié)果包括：k+1時(shí)刻的發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)量預(yù)報(bào) 值兩與發(fā)電機(jī)狀態(tài)量預(yù)報(bào)誤差協(xié)方差陣Pwik; 對(duì)預(yù)報(bào)誤差協(xié)方差陣Pwik進(jìn)行化olesky分解，得到k+1時(shí)刻發(fā)電機(jī)狀態(tài)量預(yù)報(bào)誤差 協(xié)方差陣的平方根矩陣SwIk:利用下式對(duì)k+1時(shí)刻的發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)量預(yù)報(bào)值兩生成一組等權(quán)值的狀態(tài)量預(yù)報(bào) 值容積點(diǎn)Xi,w|k:利用下式對(duì)每一個(gè)狀態(tài)量預(yù)報(bào)值容積點(diǎn)進(jìn)行變換，得到PMU量測(cè)量預(yù)報(bào)值的容積點(diǎn)Zi,k+i|k: Zi,k+i|k二Η狂i,k+i|k,Uk); 對(duì)所有PMU量測(cè)量預(yù)報(bào)值的容積點(diǎn)進(jìn)行加權(quán)求和，進(jìn)而得到PMU量測(cè)量預(yù)報(bào)值=計(jì)算PMU量測(cè)量預(yù)報(bào)誤差方差陣P",w:利用得到PMU的實(shí)時(shí)量測(cè)值Zw=[δΡ<*+ι]τ計(jì)算新息向量e^，進(jìn)而得到時(shí) 變多維觀測(cè)噪聲尺度因子丫式中，Μ為開窗估計(jì)法的窗長(zhǎng)； 再利用下式計(jì)算對(duì)角陣丫 ' 丫'k"=diag(丫' 1，丫 ' 2,…，丫 'm); 式中，對(duì)角元素丫 '1的取值為：丫' 1=max{l, 丫，i=1，2,…，η; 丫 為 TW的第i個(gè)對(duì)角元素； 根據(jù)下式計(jì)算發(fā)電機(jī)狀態(tài)量預(yù)報(bào)值和PMU量測(cè)量預(yù)報(bào)值之間的互協(xié)方差矩陣Pu,w|k:再計(jì)算卡爾曼濾波增益Ww: Wk+l二Pxz,k+l|k(Pvv,k+l+ 丫 'k+lRk+i) 1; 利用k+1時(shí)刻新息向量ew，并通過卡爾曼濾波增益Ww對(duì)k+1時(shí)刻的發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài) 量預(yù)報(bào)值A(chǔ)+W:進(jìn)行濾波，獲得k+1時(shí)刻發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)量的估計(jì)值xuiA+i=并通過下式計(jì)算獲得發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)量估計(jì)誤差方差陣Pwiw:
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)方法，該方法將時(shí)變多維觀測(cè)噪聲尺度因子引入到CKF動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)中，根據(jù)量測(cè)新息對(duì)量測(cè)誤差進(jìn)行在線調(diào)整，使其更加逼近真實(shí)噪聲。再利用調(diào)整后的誤差計(jì)算濾波增益，使其能夠在量測(cè)量含有壞數(shù)據(jù)的情況下對(duì)狀態(tài)量預(yù)報(bào)值進(jìn)行準(zhǔn)確修正，得到精確的狀態(tài)量估計(jì)值；同時(shí)，還給出了時(shí)變多維觀測(cè)噪聲尺度因子的具體構(gòu)造方法；并針對(duì)濾波增益求逆發(fā)生奇異的問題，提出解決方案；通過采用本發(fā)明公開的方法，在保證實(shí)時(shí)性需求的前提下，能夠有效抑制量測(cè)壞數(shù)據(jù)對(duì)發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)的影響。
【IPC分類】G01R31/34
【公開號(hào)】CN105403834
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510973903
【發(fā)明人】畢天姝, 劉灝, 袁東澤, 陳亮, 薛安成, 楊奇遜
【申請(qǐng)人】華北電力大學(xué)
【公開日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年12月22日