[发明专利]一种同步相量测量中基于RLS的自适应频率跟踪测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统同步相量测量技术领域，特别是一种同步相量测量中基于RLS的自适应频率跟踪测量方法。

背景技术

随着全球电力市场化和电网区域互联的发展，电网运行环境变得日益复杂，其安全稳定运行问题日渐突出，提高电网的动态安全监控能力变得十分迫切。近年来，广域测量系统WAMS作为一种新的电网动态监控系统，为有效的电网动态安全监控提供了新的技术手段。WAMS要求对数据采集具有同步性，而采集数据的处理结果需是带有精确时标的相量数据，因此同步相量测量技术是实现WAMS的基础，而同步相量测量算法则是同步相量测量技术的核心，其精度将直接影响电力系统故障分析、继电保护和稳定控制等高级应用的准确性。同步相量测量算法逐渐成为最近的研究热点。电力系统的工作频率在很大程度上决定了同步相量测量算法的精度。在系统稳定，工作频率为额定工频时，初始设置的采样频率为系统当前工作频率的整数倍，这时对电力信号的相量测量结果和实际值相符。但是，电力系统是一个时变的动态系统，其工作频率会随着时间变化而发生改变，这时初始设置的采样频率将不再是系统当前工作频率的整数倍，这将会导致数据采样的非同步性，而非同步采样将会给相量测量算法带来频谱泄漏和栅栏现象，引入相量测量误差。因此，如何快速并且精确地跟踪测量电力系统动态条件下的工作频率，是同步相量测量算法研究的关键所在。

目前，已有多种频率跟踪测量算法用来测量电力系统的瞬时频率，可分为硬件锁相环技术的测频方法和基于软件计算的测频方法两类。基于软件计算的测频方法主要包括过零检测法、基于离散傅里叶变换(DFT)的测频法、改进的插值DFT测频法、离散卡尔曼滤波法和自适应陷波法。硬件锁相环技术的测频法不但易受噪声影响而且会在系统状态突变时出现振荡现象。过零检测法容易受随机噪声和信号过零点处谐波影响而且实时性不好。基于DFT的测频法在高噪声或者动态条件下，其测频效果不能满足某些高级应用的需求。改进的插值DFT测频法虽能进行比较精确的频率测量，但是计算量过大，影响了测频的速度。离散卡尔曼滤波法在系统状态发生突变或较大变化时，对频率的测量需要经过一段比较长的时间才能收敛。自适应陷波法忽略了电力系统动态特性的影响，使其在系统状态快速变化时不能得到精确的测频结果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自适应频率跟踪测量算法，以实现在电力系统静态条件下具备良好的频率测量抗噪性能，动态条件下快速的频率跟踪测量，有效提高电力系统突变状态下工作频率测量的精度。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种同步相量测量中基于RLS的自适应频率跟踪测量方法，其特征在于包括：

步骤1：将被测电力系统中带噪声的时变电力信号y(t)表示为：

式中，A(t)为信号幅值，为信号初相角，ω为信号角频率，v(t)为当信噪比为60dB时的白噪声；

步骤2：将所述时变电力信号y(t)通过模数转换进行离散化处理后得到采样值y(n)，将所述采样值y(n)表示为：

式中，额定工作频率f₀＝50Hz，额定工作角频率ω₀＝2πf₀，n为采样值y(n)的序列，其中n＝0,1,...,N-1，N为迭代次数，A(n)和分别为被测电力系统中被测相量的幅值和相角，且均为未知量；

步骤3：当n＝0时，对可变的遗忘因子、敏感增益系数、迭代次数、误差协方差矩阵、相量初始值、估计误差和迭代权系数矢量的参数值进行如下设置：所述可变的遗忘因子λ_min＝0.9﹑λ_max＝1；由于在开始阶段系统处于稳定状态，将所述可变的遗忘因子λ(0)设置为λ(0)＝λ_max，以增加对噪声谐波的抑制作用；控制λ趋近1速率的所述敏感增益系数ρ＝0.7；所述迭代次数N＝1000；所述误差协方差矩阵P(0)＝C²I，其中C²＝10⁴，I为单位矩阵；所述相量初始值X(0)＝0；所述估计误差e(0)＝0；所述迭代权系数矢量ω(0)＝0；

步骤4：将输入信号矢量h(n)表示为：

h(n)＝[cosω₀n sinω₀n]