[发明专利]一种基于插值区间动态变化的PMU数据恢复方法

说明书

本发明公开了属于PMU数据恢复技术领域的一种基于插值区间动态变化的PMU数据恢复方法。所述方法包括：根据PMU丢失数据的实际场景，定义了单点数据丢失场景和连续多点数据丢失场景；确定丢失数据的恢复顺序，提出了一种基于插值区间动态变化的优先级恢复方法；恢复丢失数据，提出了改进的三次样条插值函数，通过对变量提出约束条件，使得样条曲线更加平坦。本发明在系统处不同状态下，对不同类型的丢失数据均可有效恢复，解决了传统方法在连续多点数据丢失场景下的失真问题，对于保证PMU数据质量有着重大意义和较大价值。

技术领域

本发明属于PMU数据恢复技术领域，尤其涉及一种基于插值区间动态变化的PMU数据恢复方法。

背景技术

随着大规模可再生能源开发利用和智能电网的发展，我国当前已建成世界上服务人口最多、覆盖范围最广、输电电压等级最高、容纳可再生能源最多的超大规模复杂互联电力系统。电力系统的机理特性、分析方法和运行控制方式均发生根本性变化。电力系统整体性日益突出，跨区域、跨电压等级的系统性连锁故障逐渐成为一种常态，闭环精细化控制需求明显。同步相量测量单元(Phasor Measurement Units，PMUs)因其同步性、快速性和精确性，使电力系统动态实时监测成为可能，可为系统保护与闭环控制提供数据基础。目前，中国已安装投运了3000台左右PMU装置，覆盖全部220kV及以上变电站、主力发电厂和新能源并网汇集站。另外，大约2000台商用级PMU已安装在北美地区。然而，由于现场环境复杂，受到同步信号丢失、通信协议错误、系统过载、传输延迟等因素的影响，PMU不可避免地存在数据丢失等问题，严重影响其在动态监测与闭环控制等方面的应用，甚至威胁电网安全。在电网拓扑未知，仅有PMU量测信息的背景下，PMU数据丢失会导致电网脆弱且不可观，易受到扰动攻击甚至造成大停电事故。因此，PMU数据恢复已成为保障电力系统安全的关键问题。在现有技术中，大多采用时间序列法、矩阵低秩法、状态估计法等。这些方法均可以有效恢复单点丢失数据，然而对于连续多点数据丢失尚未有较好的恢复效果。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种基于插值区间动态变化的PMU数据恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、建立PMU数据丢失的两种基本场景，包括单点数据丢失场景和连续多点数据丢失场景；

步骤2、分析数据的丢失类型，确定数据丢失场景；

步骤3、确定丢失数据的恢复顺序，若在连续多点数据丢失场景下，考虑数据恢复的优先级分配，根据丢失数据个数的奇偶性，计算丢失数据的恢复顺序；若在单点数据丢失场景下，则无需考虑优先级分配；

步骤4、在确定丢失数据恢复顺序的基础上，利用改进的标准三次样条插值函数，对不同场景下的丢失数据进行恢复。

所述单点数据丢失场景是指在一段时间内，所获得一组PMU量测数据中仅存在单一数据丢失的场景。

所述连续多点数据丢失场景是指在一段时间内，所获得一组PMU量测数据中存在连续多点数据丢失的场景。

所述步骤3在连续多点数据丢失场景下，采用基于差值区间动态变化的优先级恢复方法计算丢失数据的恢复顺序，具体计算方法为：

(1)当连续丢失数据个数为奇数时

假设在一段时间内，所获得一组PMU量测数据中存在5个连续丢失的数据，分别为X_n-2，X_n-1，X_n，X_n+1，X_n+2；

步骤1、输入全部PMU数据X₁，X₂，...，X_m、丢失数据个数N、恢复次数M、相邻间隔Z，其中，M＝N；

步骤2、计算第一阶段待恢复数据的选定点相邻间隔Z₁，计算公式如下：