[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

说明书

本发明公开了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，包括如下步骤：(1)建立三相电力系统的复电压信号；(2)建立非平衡电力系统电压信号的WL‑MVDR谱；(3)求解使代价函数最小的角频率为系统角频率的估计值进而计算出系统频率的估计值。该方法充分利用了三项电压完整的二阶信息，增强了频率估计的鲁棒性，更适用于非平衡系统。

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种非平衡电力系统频率估计方法。

背景技术

在电力系统中，常用的频率估计采用基于相位的方法，但此类方法不适用于发生大幅度的频率震荡的情况。

实际电力系统中由于存在谐波干扰、噪声和非平衡电压等无法预料的情况，在这些情况下对电力系统的频率进行快速而又准确的估计具有很大的实用意义。

由于标准单相技术的局限性，特别是当所选相遭受电压下降或瞬变时会严重影响频率估计的准确性。考虑线间电压时，由于在三相系统中存在六个不同的单相电压，难以选择最具代表性的单相信号来充分描述系统频率。

比较好的解决方案是设计一个同时考虑所有三相电压的框架，当任何相位遭受骤降，瞬变或谐波时可以对增强的鲁棒性作出统一估计。为此，Clarke变换根据所有三相电压提供的信息构建了复信号，此变换使经典单相方法具有增强的鲁棒性，并且在复域中开发了许多已被证明比在真实域中的相应方法更可靠的解决方案。这些解决方案包括使用锁相环(PLL)、最小二乘法、卡尔曼滤波和基于解调的方法。但是，在非平衡系统中这些解决方案往往不能满足实际需求。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明公开了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，该方法更适用于非平衡系统。

技术方案：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，包括如下步骤：

步骤1、建立三相电力系统的复电压信号：

其中V_a、V_b、V_c分别为三相电压信号的峰值电压，△T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；

步骤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，对求逆得到矩阵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；

符号T表示向量或矩阵的转置；H表示矩阵的共轭转置；符号*表示矩阵的伴随矩阵；符号-1表示矩阵的逆矩阵；

步骤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。

优选地，步骤3中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：