[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

摘要

本发明涉及一种同步相量测量中基于RLS的自适应的频率跟踪测量方法，其特征在于包括：通过模数转换将时变电力信号进行离散化处理；并计算输入信号矢量；用递推最小二乘估计方程计算相量测量值；再通过相量测量值相邻两个采样点的相角得到频率变化，由即可求出所需实际工作频率。本发明不仅在电力系统静态条件下具备良好的频率测量抗噪性，而且在动态条件下能实现快速的频率跟踪测量，可用于电力系统频率的实时测量。

主权项

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]其中，其中额定工作角频率ω₀＝2πf₀，输入信号矢量h(n)只与额定工作频率f₀和n有关，且额定工作频率f₀＝50Hz；同时离线分别求出当n＝0,1,...,N‑1时，所述输入信号矢量h(n)对应的值；步骤5：将所述误差协方差矩阵P(n)，所述输入信号矢量h(n+1)，所述可变的遗忘因子λ(n)和采样获得的采样值矩阵Y(n+1)代入递推最小二乘估计方程中，用递推最小二乘计算所述被测相量X(n+1)：K(n+1)＝P(n)h^T(n+1)[h(n+1)P(n)h^T(n+1)+λ(n)]^‑1X(n+1)＝X(n)+K(n+1)[Y(n+1)‑h(n+1)X(n)]式中，K(n+1)为带自适应加权遗忘因子的增益矩阵，所述采样值矩阵Y(n+1)为$Y(n+1)=\left[\begin{array}{c}Y\left(n\right)\\ y(n+1)\end{array}\right],$其中所述采样值y(n+1)为新增的采样值；步骤6：通过所述被测相量X(n+1)得出所述幅值A(n+1)和所述相角再连同所述相角即相邻两个采样点的相角求出频率变化Δf：式中，当n＝0时，将所述频率变化Δf带入被测电力系统的实际工作频率f的组成方程，即f＝Δf+f₀，得出所述实际工作频率f；步骤7：通过下列方程计算下一个采样点的估计误差e(n+1)，迭代权系数矢量ω(n+1)：e(n+1)＝y(n+1)‑ω(n)h^T(n+1)ω(n+1)＝ω(n)+K(n+1)e(n+1)；步骤8：通过所述可变的遗忘因子λ(n+1)和所述估计误差e(n+1)的关系式，计算所述可变的遗忘因子λ(n+1)：L(n+1)＝‑MIN(ρ(e(n+1))²)$\mathrm{\λ}(n+1)={\mathrm{\λ}}_{\min }+{({\mathrm{\λ}}_{\max }-{\mathrm{\λ}}_{\min })}^{2^{L(n+1)}}$式中，MIN表示的是接近于ρ(e(n+1))²的最小整数；其中ρ为敏感增益系数，控制λ(n+1)趋近1的速率；步骤9：根据步骤8计算所得所述可变的遗忘因子λ(n+1)，计算带自适应加权遗忘因子的误差协方差矩阵P(n+1)：$P(n+1)=\frac{1}{\mathrm{\λ}\left(n\right)}[1-K(n+1)h(n+1)]P\left(n\right);$步骤10：将当前的采样序列移位，即n＝n+1；若移位后的采样序列n大于所述迭代次数N，则结束本次频率跟踪测量，否则转到步骤5做下一采样点实际工作频率的测量。