[发明专利]基于宽线性最小方差无失真响应的非平衡电力系统频率估计方法

权利要求书

1.一种基于宽线性最小方差无失真响应的非平衡电力系统频率估计方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)建立三相电力系统的复电压信号：

v(k)＝Ae^j(ωk+φ)+Be^-j(ωk+φ)

其中V_a、V_b、V_c分别为三相电压信号的峰值电压；ω＝ΩΔT，为归一化角频率，ΔT为采样间隔，等于1/f_s，f_s为采样频率，φ为初始相位，Ω＝2πf₀为电压信号的角频率，f₀为系统频率；

(2)建立非平衡电力系统电压信号的WL-MVDR谱：

其中f＝[1，0]^T，v_aug(k)＝[v^T(k)，v^H(k)]^T为复电压信号v(k)的增广向量，为复电压信号v(k)的增广协方差矩阵，其中R为协方差矩阵，C为伪协方差矩阵，对求逆得矩阵G和D，s为激励矢量，s＝[1，e^-jω，...，e^-j(K-1)ω]^T，K为协方差矩阵R的维数；

(3)求解使代价函数最小的角频率为系统角频率的估计值

所述代价函数J(k)为：

系统频率的估计值为：其中f_s为采样频率；

所述系统角频率的估计值采用如下A或B两种方式计算：

方式A：采用自适应算法计算系统角频率的估计值步骤如下：

(2.1)确定迭代初始值ω(0)，构建角频率ω更新模型：

ω(l+1)＝ω(l)-μ(coe₁*sin(2ω(l))+coe₂*cos(2ω(l))+coe₃*sin(ω(l))+coe₄*cos(ω(l)))

其中ω(l+1)表示第l次迭代估计的角频率，μ为迭代步长，

Re(·)表示取括号内数值的实部，Im(·)表示取括号内数值的虚部；

f(ω)＝s^HGs，g(ω)＝s^TD*s，

(2.2)迭代计算步骤(2.1)中的ω(l+1)，检查本次迭代得到的角频率是否满足收敛条件，如满足，则ω(l+1)即为系统角频率的估计值

收敛条件为：|ω(l+1)-ω(l)|≤ε或迭代次数l达到预设迭代次数阈值L；ε是一个极小的正实数；

方式B：采用直接求解法计算系统角频率的估计值步骤如下：

(3.1)建立关于角频率的一元四次方程：

其中

Re(·)表示取括号内数值的实部，Im(·)表示取括号内数值的虚部；

f(ω)＝s^HGs，g(ω)＝s^TD*s，

(3.2)求解步骤(3.1)中的一元四次方程，得到4个解，选择其中最接近系统角频率期望ω₀＝2πf₀/f_s的作为系统角频率的估计值f₀为系统频率期望；f_s为采样频率。

2.根据权利要求1所述的基于宽线性最小方差无失真响应的非平衡电力系统频率估计方法，其特征在于，矩阵G和D由增广协方差矩阵求逆计算得到，具体步骤为：

(4.1)根据复电压信号的观测值，建立数据阵V(k)：

其中M为用于计算的有效观测长度；n为总观测长度；

(4.2)增广协方差矩阵的逆可以由矩阵求逆引理得到：

(4.3)迭代计算步骤(4.2)中的检查相邻两次迭代得到的是否满足收敛条件，如满足，则即为增广协方差矩阵的逆矩阵；

(4.4)根据可得到协方差矩阵G和伪协方差矩阵D。